Сердечно-сосудистая система

Жизнедеятельность организма возможна лишь при условии постоянной доставки каждой клетке питательных веществ, кислорода, воды и удаления продуктов обмена веществ. Эту задачу выполняет замкнутая сердечно-сосудистая система, представляющая собой комплекс сосудов, содержащих кровь, и сердце – центральный орган, обусловливающий движение крови. Кровеносные сосуды представлены артериями, несущими кровь от сердца, венами , по которым кровь течет к сердцу , и микроциркуляторным руслом , где осуществляется взаимодействие крови и тканей. По мере отдаления от сердца калибр артерий постепенно уменьшается вплоть до мельчайших артериол, которые в толще органов переходят в сеть капилляров, последние, в свою очередь, – в мелкие, постепенно укрупняющиеся вены, но которым кровь притекает к сердцу.

Кровеносные сосуды отсутствуют лишь в эпителии кожи и слизистых оболочек, в волосах, ногтях, роговице глаза и суставных хрящах. Каждая артерия распадается на более мелкие сосуды.

Стенка артерии состоит из трех оболочек: внутренней, средней и наружной. Внутренняя оболочка образована эндотелием, выстилающим просвет сосуда подэндотелиальным слоем и внутренней эластической мембраной. Средняя оболочка состоит из расположенных спирально гладких миоцитов, между которыми залегает небольшое количество коллагеновых и эластических волокон, и наружной эластической мембраны, образованной продольными толстыми переплетающимися эластическими волокнами. Наружная оболочка образована рыхлой волокнистой неоформленной соединительной тканью, содержащей эластические и коллагеновые волокна, в ней проходят кровеносные сосуды и нервы (рис. 58 А, Б ).

Рис. 58. Строения стенки артерии (А) и вены (Б) мышечного типа среднего калибра, схема (по В. Г. Елисееву и др.). I – внутренняя оболочка: 1 – эндотелий; 2 – базальная мембрана; 3 – подэндотелиальный слой; 4 – внутренняя эластическая мембрана; II – средняя оболочка: 5 – миоциты; 6 – эластические волокна; 7 – коллагеновые волокна; III – наружная оболочка: 8 – наружная эластическая мембрана; 9 – волокнистая (рыхлая) соединительная ткань; 10 – кровеносные сосуды

Дистальная часть сердечно-сосудистой системы – микроциркуляторное русло – обеспечивает взаимодействие крови и тканей. Микроциркуляторное русло начинается самым мелким артериальным сосудом, артериолой, от которой отходят прекапилляры и истинные капилляры. У начала истинных капилляров находятся гладкомышечные прекапиллярные сфинктеры, регулирующие кровоток. Истинные капилляры вливаются в посткапилляры (посткапиллярные венулы), которые образуются благодаря слиянию двух или нескольких капилляров. Посткапилляры, сливаясь между собой, образуют венулы, которые вливаются в вены.

Кровеносные капилляры (гемокапилляры) имеют стенки, образованные одним слоем уплощенных эндотелиальных клеток, сплошной или прерывистой базальной мембраной и редкими перикапиллярными клетками перицитами, которые представляют собой удлиненные многоотростчатые клетки, расположенные вдоль длинной оси капилляра. Их отростки подходят к эндотелиальным клеткам. К каждому перициту подходит окончание аксона симпатического нейрона. Перицит передает эндотелиальной клетке нервный импульс, в результате чего эндотелиальная клетка набухает или теряет жидкость. Это и приводит к периодическим изменениям просвета капилляра.

Посткапиллярные венулы , являющиеся конечным звеном микроциркуляторного русла, впадают в собирательные венулы, от них кровь оттекает в мелкие собирательные вены, которые, сливаясь между собой, укрупняются. Стенка вены также состоит из трех оболочек (см. рис. 58А ). На внутренней оболочке большинства средних и некоторых крупных вен имеются клапаны , представляющие собой тонкие складки внутренней оболочки, покрытые с обеих сторон эндотелием. Они пропускают кровь лишь в направлении к сердцу, препятствуют обратному току крови в венах и предохраняют сердце от излишней затраты энергии на преодоление колебательных движений крови, постоянно возникающих в венах.

ВНИМАНИЕ

Многие крупные вены не имеют клапанов (верхняя полая плечеголовные, общие и внутренние подвздошные, сердечные, легких, надпочечников, головного мозга и его оболочек и др.).

Венозные синусы твердой мозговой оболочки, в которые оттекает кровь от головного мозга, имеют неспадающиеся стенки, обеспечивающие беспрепятственный ток крови от полости черепа во внечерепные вены (внутренние яремные). Общее количество вен больше, чем артерий, а общая величина венозного русла превосходит артериальное. Скорость кровотока в венах меньше, чем в артериях, в венах туловища и нижних конечностей кровь течет против силы тяжести.

Сердце

Сердце, расположенное симметрично в средостении, представляет собой полый мышечный орган, разделенный внутри на четыре полости: правое и левое предсердия и правый и левый желудочки (рис. 59 А, Б ). Размеры сердца здорового человека коррелируют с величиной его тела, а также зависят от интенсивности обмена веществ, физической нагрузки. Средняя масса сердца у женщин 250 г, у мужчин 300 г.

Рис. 59. Сердце. А. Предсердия и желудочки сердца на его продольном разрезе, вид спереди. 1 – устья правых легочных вен; 2 – левое предсердие; 3 – левая легочная вена; 4 – межпредсердная перегородка; 5 – левое предсердно-желудочковое отверстие; 6 – передняя створка и задняя створка левого предсердно-желудочкового клапана. 7 – сухожильные хорды; 8 – левый желудочек; 9 – миокард левого желудочка; 10 – межжелудочковая перегородка (мышечная часть); 11 – верхушка сердца; 12 – правый желудочек; 13 – миокард правого желудочка; 14 – перепончатая часть межжелудочковой перегородки; 15 – створки правого предсердно-желудочкового клапана; 16 – правое пред сердно-желудочковое отверстие; 17 – отверстие венечного синуса; 18 – правое предсердие; 19 – гребенчатые мышцы; 20 – устье нижней полой вены; 21 – овальная ямка. Б. Схема проводящей системы сердца. 1 – синусно-предсердный узел; 2 – левое предсердие; 3 – межпредсердная перегородка; 4 – предсердно-желудочковый узел; 5 – предсердно-желудочковый пучок; 6 – левая ножка предсердно-желудочкового пучка; 7 – правая ножка предсердно-желудочкового пучка; 8 – левый желудочек; 9 – проводящие мышечные волокна; 10 – межжелудочковая перегородка; 11 – правый желудочек; 12 – нижняя полая вена; 13 – правое предсердие; 14 – верхняя полая вена

В правое предсердие кубической формы впадают верхняя и нижняя полые вены и венечный синус сердца. Кпереди и вправо полость предсердия продолжается в правое ушко . На межпредсердной перегородке расположена овальная ямка . Во внутриутробном периоде здесь находилось овальное отверстие, через которое сообщались предсердия. При сокращении правого предсердия кровь поступает в правый желудочек через правое предсердно-желудочковое отверстие, по краю которого расположен правый предсердно-желудочковый (трехстворчатый) клапан , состоящий из трех створок, образованных складками эндокарда и покрытых эндотелием.

От свободных краев створок начинаются сухожильные хорды, прикрепленные противоположными концами к трем сосочковым мышцам , расположенным на внутренней поверхности правого желудочка. Эти мышцы вместе с сухожильными хордами удерживают клапаны и при сокращении (систоле) желудочка препятствуют обратному току крови в предсердие. Передневерхний отдел желудочка – артериальный конус, продолжается в легочный ствол . При сокращении правого желудочка кровь выталкивается в легочный ствол, проходя от вершины желудочка к его основанию через отверстие легочного ствола, в области которого находится клапан легочного ствола, который образован тремя полулунными заслонками, свободно пропускающими кровь из желудочка в легочный ствол. Соприкасаясь своими концами, они, подобно наполненным карманам, закрывают отверстие и препятствуют обратному току крови. Это происходит после опорожнения желудочка.

В левое предсердие открываются четыре легочные вены, по две с каждой стороны, кпереди и влево выпячивается левое ушко . Оба ушка охватывают спереди начало аорты и легочного ствола. При сокращении левого предсердия кровь выталкивается в левый желудочек через левое предсердно-желудочковое отверстие овальной формы, снабженное левым предсердно-желудочковым двухстворчатым клапаном (митральным). Левый желудочекимеет форму конуса, стенки его в два-три раза толще стенок правого желудочка за счет миокарда. Это связано с бóльшей работой, производимой левым желудочком. Из левого желудочка кровь направляется в отверстие аорты , снабженное клапаном, состоящим из трех полулунных заслонок, имеющих такое же строение, как и клапан легочного ствола. На внутренней поверхности левого желудочка, подобно правому, имеются покрытые эндокардом мышечные тяжи – мясистые трабекулы , а также две сосочковые мышцы , от которых отходят тонкие сухожильные хорды , прикрепляющиеся к створкам левого предсердно-желудочкового клапана. Желудочки разделены межжелудочковой перегородкой .

Стенка сердца состоит из трех слоев: наружного, или эпикарда, среднего – миокарда, и внутреннего – эндокарда. Эпикард представляет собой висцеральный листок серозного перикарда. Эпикард окутывает сердце, начальные отделы легочного ствола и аорты, конечные отделы легочных и полых вен, а затем переходит в париетальный листок серозного перикарда.

Преобладающая часть сердечной стенки – миокард, образованный сердечной исчерченной (поперечнополосатой) мышечной тканью. В отличие от скелетных поперечнополосатых мышечных волокон кардиомиоциты почти прямоугольной формы имеют 1–2 овальных ядра, лежащих в центре; миофибриллы расположены по периферии строго прямолинейно. Характерны контакты двух соседних кардиомиоцитов в виде темных полосок (вставочных дисков ), которые активно участвуют в передаче возбуждения от клетки к клетке.

Миокард предсердий и желудочков разобщен, что создает возможность отдельного их сокращения. Мышцы предсердий и желудочков сердца начинаются от двух фиброзных колец, окружающих правое и левое предсердно-желудочковые отверстия. В предсердиях различают два слоя мышц: поверхностный окутывает оба предсердия, глубокий отдельно каждое предсердие. Вокруг устий полых и легочных вен, впадающих в предсердия, имеются циркулярные пучки миоцитов.

В мускулатуре желудочков различают три слоя. Тонкий – поверхностный продольный, его мышечные пучки начинаются от фиброзных колец и идут косо вниз. На верхушке сердца они образуют завиток и переходят во внутренний продольный слой, который своим верхним краем прикрепляется к фиброзным кольцам. Между продольными наружным и внутренним располагается средний слой, идущий более или менее циркулярно. Он является самостоятельным для каждого желудочка.

Эндокард выстилает изнутри камеры сердца и клапаны. Эндокард образован эндотелием, лежащим на толстой базальной мембране, под которыми расположены соединительнотканный, субэндотелиальный и мышечно-эластические слои.

Две артерии, правая и левая венечные, кровоснабжают сердце. Они разветвляются до капилляров во всех трех оболочках сердца, в сосочковых мышцах и мясистых перекладинах. Кровь из капилляров собирается в сердечные вены, венозный синус и непосредственно в правое предсердие. Ветви обеих венечных артерий соединяются между собой благодаря чему образуются два артериальных кольца.

Перикард – это замкнутый мешок, в котором различают два слоя: наружный фиброзный перикард , переходящий в наружную оболочку крупных сосудов, и внутренний – серозный перикард , который, в свою очередь, подразделяется на два листка: висцеральный , или эпикард , и париетальный , сращенный с внутренней поверхностью фиброзного перикарда и выстилающий его изнутри. Между висцеральным и париетальным листками находится щелевидная перикардиальная полость , содержащая небольшое количество серозной жидкости, которая смачивает обращенные друг к другу поверхности серозных листков, покрытых мезотелием. На крупных сосудах вблизи сердца висцеральный и париетальный листки переходят непосредственно один в другой.

У плода и у новорожденного ребенка между предсердиями имеется отверстие, кроме того, артериальный проток соединяет дугу аорты с легочным стволом. Масса сердца новорожденного достигает 0,89 % массы тела, взрослого 0,48–0,52 %. Существуют два периода активного роста сердца: первый – в течение первого года жизни, второй – в периоде полового созревания. У женщин чаще, чем у мужчин, наблюдается горизонтальное положение сердца. У женщин при одинаковом росте и массе тела размеры сердца меньше, чем у мужчин. После 30–40 лет в миокарде обычно начинается некоторое увеличение соединительной ткани, в которой появляются жировые клетки. По мере старения человека жировая ткань накапливается под эпикардом, утолщается эндокард.

Возрастные изменения сердца могут быть в значительной мере замедлены или даже предотвращены благодаря регулярной аэробной физической нагрузке.

Развитие мускулатуры тела влияет на величину сердца. Так, величина и масса сердца у людей, занятых физическим трудом, у спортсменов и у физически активных больше, чем у представителей умственного труда. Причем те виды спорта, при которых физическое напряжение носит продолжительный характер (например, велосипед, гребля, марафонский бег, лыжи), приводят к гипертрофии миокарда и увеличению размеров сердца. Бег, плавание на небольшие дистанции, бокс, легкая атлетика, футбол и некоторые другие виды спорта приводят к менее выраженному увеличению сердца.

Функции сердца

Миокард является возбудимой тканью. Повторим. Возбудимость – это свойство реагировать на раздражение изменением свойств клетки и развитием процесса возбуждения, который сопровождается возникновением биологического электрического тока. Кардиомиоциты обладают потенциалом покоя и генерируют потенциал действия (см. раздел «Нервная ткань», с. ХХ). Возбуждение, которое возникло в любом участке миокарда, передается всем его волокнам. Поэтому в ответ на адекватное раздражение происходит возбуждение всех волокон миокарда.

Сердечная мышца, в отличие от скелетных мышц, сокращается ритмично. Способность к ритмическому сокращению под влиянием импульсов, возникающих в самом сердце, является характерной особенностью миокарда. Это свойство называют автоматизмом сердца. Он связан с функцией клеток проводящей системы, по которой распространяется импульс.

Проводящая предсердно-желудочковая система сердца (рис. 59 А, Б ) состоит из синусно-предсердного узла (Киса–Флака), предсердно-желудочкового узла (Ашоффа–Тавара), предсердно-желудочкового пучка (пучка Гиса), его ножек и разветвлений (волокна Пуркинье). Проводящая система образована сердечными проводящими мышечными волокнами, богато иннервируемыми вегетативной нервной системой. Синусно-предсердный узел расположен под эпикардом правого предсердия, между местом впадения верхней полой вены и ушком правого предсердия. От него импульс распространяется по миоцитам предсердий и на предсердно-желудочковый узел, который лежит в межпредсердной стенке близ перегородочной створки трехстворчатого клапана. От этого узла через предсердно-желудочковую перегородку в сторону желудочков отходит короткий предсердно-желудочковый пучок, ствол которого в верхней части межжелудочковой перегородки разделяется на две ножки правую (меньшую) и левую (большую).

Ножки пучка разветвляются под эндокардом и в толще миокарда желудочков на более тонкие пучки проводящих мышечных волокон. По предсердно-желудочковому пучку импульс с предсердий передается на желудочки, благодаря чему устанавливается регуляция ритма систолы предсердий и желудочков. Итак, предсердия связаны между собой синусно-предсердным узлом, а предсердия и желудочки – предсердно-желудочковым пучком.

Во время общего расслабления сердца (диастола ) кровь из полых вен поступает в правое предсердие, из легочных вен – в левое предсердие. После этого наступает сокращение (систола ) предсердий. Процесс сокращения начинается у места впадения верхней полой вены в правое предсердие и распространяется по обоим предсердиям, в результате чего кровь из предсердий через предсердно-желудочковые отверстия нагнетается в желудочки. Затем в стенках сердца начинается волна сокращений желудочков, которая распространяется на оба желудочка, и кровь из них нагнетается из правого желудочка в отверстие легочного ствола, из левого желудочка – в отверстие аорты, в это время предсердно-желудочковые клапаны закрываются. После этого наступает пауза. Полулунные клапаны аорты и легочного ствола препятствуют возвращению крови из аорты и легочного ствола в желудочки.

Описанное последовательное сокращение и расслабление различных отделов сердца связано с функцией проводящей системы сердца, по которой распространяется импульс.

Деятельностью сердца управляют расположенные в продолговатом мозге и мосту сердечные центры, которые действуют через вегетативную нервную систему. Симпатические нервы оказывают положительное влияние (учащение сердечных сокращений и увеличение их силы), парасимпатические отрицательное (урежение сердечных сокращений и уменьшение их силы). Кора головного мозга регулирует деятельность сердечных центров через гипоталамус (см. раздел «Нервная система», с. 265).

Сокращение кардиомиоцитов обеспечивает нагнетательную функцию сердца, благодаря которой кровь движется по сосудам. Этому способствуют и сокращение скелетных мышц. Сердце это насос, нагнетающий кровь в сосуды. Каждое поперечнополосатое скелетное мышечное волокно является своеобразным «периферическим сердцем», сокращение которого приводит к продвижению крови по микроциркуляторному руслу. Мышцы, сокращаясь, способствуют движению крови по венам нижней половины тела против силы тяжести.

ВНИМАНИЕ

Физическая активность облегчает работу сердца, а гиподинамия ухудшает, так как требует усиленной работы сердца, что является одной из важных причин нарушения его функции.

В связи с изменением давления в полостях сердца клапаны сердца, легочной артерии и аорты открываются или закрываются. В начале систолы желудочков предсердно-желудочковые клапаны закрываются, а полулунные клапаны аорты и легочной артерии открываются. Во время диастолы желудочков происходит систола предсердий, предсердно-желудочковые клапаны открываются и желудочки заполняются кровью. Во время систолы и диастолы возникают тоны сердца: первый, систолический (более низкий и продолжительный), связан с сокращением миокарда желудочков, вибрацией сухожильных хорд и колебанием створок предсердно-желудочковых клапанов при их закрывании; второй, диастолический (короткий высокий), возникает в начале диастолы, когда закрываются клапаны аорты и легочного ствола. Систолический тон, возникающий при закрывании левого предсердно-желудочкового клапана, прослушивают в пятом межреберье слева от грудины в области верхушки сердца; систолический тон, возникающий при закрытии правого предсердно-желудочкового клапана в месте соединения тела и мечевидного отростка грудины. Диастолический тон аортального клапана прослушивают во втором межреберье справа от грудины; диастолический тон клапана легочного ствола – во втором межреберье слева от грудины (рис. 60 ). Сердечный толчок, возникающий вследствие изменения положения сердца при систоле, благодаря чему левый желудочек ударяется о грудную стенку, определяется в пятом межреберье слева от грудины.

Частота сердечных сокращений в минуту составляет в возрасте одного года около 125 ударов в 1 минуту, в два года – 105, в три года – 100, в четыре – 97, от пяти до десяти лет – 90, от 10 до 15–75–78, от 15 – до 50–70, от 50 – до 60–74, старше 60 лет 80.

Несколько любопытных цифр : в течение суток сердце бьется около 108 000 раз, в течение жизни 2 800 000 000–3 100 000 000 раз; через сердце проходит 225–250 млн л крови.

Сердце приспосабливается к постоянно изменяющимся условиям жизни человека. В покое желудочки взрослого человека выталкивают в сосудистую систему около 5 л крови в минуту. Этот показатель – минутный объем кровообращения (МОК) – при тяжелой физической работе возрастает в пять-шесть раз. Соотношение между МОК в покое и при максимально напряженной мышечной работе говорит о функциональных резервах сердца, а значит, о функциональных резервах здоровья. В то же время кровоток через сосуды самого сердца достигает 5 % общего МОК. При интенсивной физической нагрузке этот показатель возрастает в три-четыре раза, количество крови, выбрасываемое каждым желудочком во время систолы, составляет от 70 до 100 мл – это ударный, или систолический, объем крови. Этот показатель также увеличивается при физической нагрузке.

Средняя масса сердца взрослого человека составляет 300–320 г (0,5 % массы тела), в покое сердце потребляет около 25–30 мл кислорода в минуту около 10 % общего потребления кислорода организмом в покое. При интенсивной мышечной деятельности потребление О2 сердцем возрастает в три-четыре раза. В зависимости от нагрузки коэффициент полезного действия (КПД) сердца составляет от 15 до 40 %. Напомним, что КПД современного тепловоза достигает всего 14–15 %.

Биоэлектрическая активность сердца регистрируется с помощью электрокардиографии, полученная кривая называется электрокардиограммой (ЭКГ). Впервые ЭКГ была записана в 1887 году А. Уоллером. В начале XX века В. Эйнтховен разработал прибор для точной регистрации небольших колебаний электрических потенциалов струнный гальванометр. Эйнтховен предложил также три точки тела, на которые следует накладывать электроды. При положении электродов на правой и левой руках образуется отведение I, на правой руке и левой ноге – отведение II, а на левой руке и левой ноге – отведение III. В 1924 году Эйнтховену была присуждена Нобелевская премия «за открытие механизма электрокардиограммы». Нормальная ЭКГ состоит из нескольких зубцов и комплекса колебаний, который Эйнтховен назвал Р, QRS и Т. Небольшой зубец Р отражает электрическую активность предсердий, а быстрый высокоамплитудный комплекс QRS и более медленный зубец Т электрическую активность желудочков (рис. 61 ).

Рис. 60. Проекции точек прослушивания тонов сердца. 1 – области прослушивания I тона; 2 – области прослушивания II тона (по Коробкову и Чесноковой)

Рис. 61. Нормальная ЭКГ человека, полученная путем биполярного отведения от поверхности тела в направлении длинной оси сердца (по Г. Антони)