Сердечно-сосудистая система - это структурно-функциональное объединение сердца и сосудов, которые развиваются из единого ангиального зачатка и обеспечивают постоянную циркуляцию крови и движение лимфы в органах, что необходимо для поддержания обменных процессов в организме. По характеру циркулирующей жидкости в сосудистой системе различают два компартмента (части или подсистемы): кровеносный и лимфатический, которые структурно и функционально тесно связаны между собой. С кровеносным компартментом или кровеносной подсистемой связаны процессы трофического обеспечения организма: газообмен и доставка тканям кислорода и питательных веществ. Функциональное значение лимфатического компартмента обусловлено тем, что продукты жизнедеятельности клеток сначала резорбируются (всасываются) в лимфу и подвергаются специальной проверке на генетическую совместимость, а уже после этого поступают в кровь. С лимфатическим компартментом также связано формирование, трансформация и миграция по лимфатическим путям клеток лимфоидного ряда, ответственных за иммунитет организма.
Непосредственно кровеносная часть системы состоит из сердца и кровеносных сосудов – трубок различного диаметра, последовательно соединенных между собой и образующих замкнутые круги кровообращения: большой круг кровообращения, по сосудам которого кровь доставляется ко всем органам, и малый круг кровообращения, основное функциональное назначение которого состоит в том, чтобы доставлять кровь в легкие для газообмена и насыщения ее кислородом.
Сердце представляет собой основной мотор (насос) в системе кровотока, заставляющий кровь постоянно циркулировать в организме. Оно работает благодаря ритмическим сокращениям сердечной мышцы, составляющей его стенки. Кровеносная система выполняет в организме человека значительный объем работы: ежесуточно по кровеносным сосудам сердце перекачивает 8000 – 9000 л крови.
Кровеносные сосуды (vas sanguineum, греч. angeion) строго ориентированы по отношению к сердцу: те кровеносные сосуды, по которым кровь течет от сердца, именуют артериями (arteria); по венам (vena) происходит возврат крови к сердцу. Кровеносные сосуды вместе с сердцем образуют в организме человека два круга кровообращения: большой и малый.
Большой круг кровообращения начинается в сердце (в левом желудочке), от которого отходит аорта – основной коллектор, который по отходящим от нее ветвям распределяет кровь между различными частями тела и органами. В теле человека имеется огромное количество кровеносных сосудов, которые направляются ко всем частям тела и органам, а также осуществляют отток крови от них. Внутри органов артерии многократно разделяются на более мелкие артериальные сосуды. Конечным звеном ветвления внутриорганных артерий являются тонкостенные артериолы. Последние разветвляются на кровеносные капилляры (vas capillare), в которых осуществляются основные обменные процессы.
Из капилляров кровь собирается в венулы, в которых еще продолжаются обменные процессы. Из венул кровь поступает в многочисленные внутриорганные вены. Эти вены обычно повторяют порядки ветвления внутриорганных артерий. Вены, отводящие кровь от органов, не редко образуют достаточно развитые венозные сплетения, что способствует снижению сопротивления на путях оттока крови. По мере приближения к сердцу кровь перемещается в более крупные венозные сосуды. Заканчивается большой круг кровообращения верхней и нижней полыми венами. Это главные венозные коллекторы, из которых венозная кровь поступает в сердце (в его правое предсердие).
Все органы включены в кровоток по большому кругу параллельно, благодаря этому возможно перераспределение потоков крови между органами, работающими с разной нагрузкой. Так, при физической нагрузке кровь в большей мере оттекает к мышцам, а после приема пищи – к органам пищеварения.
Малый круг кровообращения строится аналогичным образом. Его основная особенность состоит в том, что в этом круге кровообращения о артериям течет венозная кровь, а по венам – артериальная.
Кровеносные сосуды и сердце заполняет кровь (haema, sanguis), представляющая собой особую ткань внутренней среды, отличающуюся жидким состоянием и высокой подвижностью или текучестью по сосудам. Масса крови составляет около 8% от массы тела; порядка 5,2 литра у мужчин и 4 литра у женщин. Она состоит из плазмы, занимающей 55% от общего объема крови, и форменных элементов (клеток крови), по объему занимающих 45%. К последним относятся эритроциты – красные кровяные тельца, лейкоциты – белые кровяные клетки и тромбоциты – кровяные пластинки.
Плазма крови является межклеточным веществом, имеющим жидкую консистенцию. На 90-93% она состоит из воды, около 6,6-8,5% приходится на долю белковых веществ (альбумины - 55%, глобулины - 38%, фибриноген 7%), остальные 1,5-3,5% составляют различные органические и неорганические соединения.
Эритроциты – это высокоспециализированные клетки, предназначенные для переноса газообразных веществ (кислорода и углекислоты). Они имеют своеобразную форму двояковогнутых дисков; ядро в них отсутствует. При движении по капиллярам они легко деформируются. Диаметр эритроцитов колеблется от 7,2 до 8,5 мкм. Внутри эритроцитов содержится гемоглобин – дыхательный пигмент, представляющий собой сложный белок. С помощью гемоглобина осуществляется перенос кислорода и углекислоты. В 1 мм3 крови содержится 4,3-5,8 млн. эритроцитов. У взрослого человека эритроциты вырабатываются в красном костном мозге и поступают в общее сосудистое русло. Продолжительность жизни эритроцитов в среднем составляет 2-3 месяца.
Лейкоциты – это разнородная по своим морфологическим и функциональным свойствам группа клеток крови. Различают зернистые и незернистые лейкоциты. К зернистым лейкоцитам относят нейтрофильные, эозинофильные и базофильные лейкоциты, а к незернистым – лимфоциты и моноциты. У взрослого человека в 1 мм3 крови насчитывается 6000-8000 лейкоцитов, однако количество их непостоянно и может меняться в зависимости от состояния организма. Зернистые лейкоциты образуются в красном костном мозге, а незернистые – не только в красном костном мозге, но также в лимфатических узлах, тимусе, миндалинах и фолликулах. Срок жизни лейкоцитов в среднем составляет несколько месяцев, хотя отдельные лимфоциты живут всего 2-3 дня.
В отличие от эритроцитов лейкоциты имеют ядро. Размер их колеблется от 7 до 11 мкм. Они способны активно перемещаться благодаря амебоидным движениям. В лейкоцитах содержится большое количество ферментов, способных расщеплять различные вещества.
Тромбоциты (кровяные пластинки) – мелкие тельца различной формы, размером 2-3 мкм. Они играют важную роль при свертывании крови. В 1 мм3 крови их содержится от 200 до 300 тысяч. Продолжительность жизни тромбоцитов 5-8 дней.
Виды кровеносных сосудов.
Кровеносный сосуд (vas sanguineum, греч. angeion) – это трубчатое образование, предназначенное для движения крови. Среди кровеносных сосудов различают артерии, по которым кровь течет от сердца к органам; вены, по которым кровь возвращается к сердцу; и кровеносные капилляры, по которым кровь переходит из артериальных сосудов в венозные и где происходят обменные процессы.
В стенке как артерий, так и вен различают три оболочки: внутреннюю, среднюю и наружную. В состав внутренней оболочки входят эндотелий, базальная мембрана и подэндотелиальный слой, состоящий из рыхлой соединительной ткани. В артериях на границе внутренней и средней оболочках имеется внутренняя эластическая мембрана, построенная из эластических волокон. Эта мембрана препятствует растяжению сосуда при прохождении по нему пульсовой волны. Средняя оболочка образована циркулярно расположенными гладкими мышечными клетками, между которыми имеется большое количество коллагеновых и эластических волокон. В артериях на границе между средней и наружной оболочками расположена наружная эластическая мембрана, которая выполняет такую же функцию, как и внутренняя эластическая мембрана. Наружная оболочка достаточно плотная, построена из соединительной ткани. В ней проходят кровеносные сосуды, питающие стенку самих сосудов, и нервные волокна, иннервирующие гладкие миоциты.
Стенка вен среднего диаметра устроена наподобие стенки артерий. Однако благодаря тому, что кровяное давление в венах низкое, их стенка тоньше, чем стенка артерий. В ней меньше эластических волокон и гладких мышечных клеток. Особенностью вен является наличие в них клапанов, которые представляют собой карманоподобные выросты внутренней оболочки. Клапаны располагаются таким образом, чтобы препятствовать обратному току крови в венах. Клапаны особенно хорошо выражены в венах нижних конечностей.
Кровеносные капилляры (vas capillare) – самые многочисленные и самые тонкие сосуды; их диаметр – 7-8 мкм, и их можно рассмотреть только с помощью микроскопа. Они располагаются в органах и вступают в самые тесные структурно-функциональные отношения с их тканевыми компонентами. Обмен веществ между кровью и тканями осуществляется через стенку капилляров. Стенка капилляров состоит из сплошного слоя эндотелиальных клеток, снаружи от которых лежит базальная мембрана. Они представляют собой естественный биологический фильтр, через который постоянно движется от крови к тканям и в обратном направлении – от тканей к крови вода и растворенные в ней вещества, а также диффундируют газообразные вещества.
Однако и кровоток в капиллярах, и их функционирование существенно зависят от кровотока в близлежащих микрососудах: артериолах и венулах. Эти микрососуды вместе с капиллярами образуют микроциркуляторное русло. В состав его наряду с капиллярами входят артериолы различного диаметра, обеспечивающие доставку крови к капиллярам и регулирующие их кровенаполнение, посткапиллярные венулы и венулы, по которым кровь оттекает в вены. Рядом с кровеносными микрососудами располагаются начальные звенья путей лимфооттока, которые топологически и функционально взаимодействуют с ними, т.к. здесь происходит образование лимфы.
Артериолы широко анастомозируют между собой, образую артериальные сети внутри органов, благодаря которым артериальная сеть превращается в систему сообщающихся сосудов, в результате становится возможным замещение в кровоснабжении участка органа другим (соседним) сосудом. Во многих паренхиматозных органах, а также в мозге и сердце анастомозы выражены слабо, так как в них преобладает так называемый терминальный тип ветвления сосудов, когда внутриорганные артерии, не анастомозируя, дихотомически делятся вплоть до капилляров. При таком типе ветвления сосудов в случаях расстройства кровотока создаются условия для локального выключения из циркуляции части капилляров с последующим тяжелым локальным нарушением обменных процессов.
Наличие большого количества венулярных анастомозов и множества путей оттока способствуют низкому сопротивлению на путях оттока крови, что облегчает ее движение в этом отделе сосудистого русла, характеризующегося низким кровяным давлением.
Рядом с венозными сосудами лежат лимфатические сосуды, в которые оттекает лимфа, поступающая из лимфатических капилляров. Последние представляют собой широкие тонкостенные трубочки, закрытые с одного конца.
Среди многочисленных капиллярных путей движения крови из артериол в венулы во многих органах выявляются короткие прямые сообщения между артериальными и венозными сосудами, которые получили название артериоло-венулярных анастомозов. Эти микрососуды выполняют роль шунтов, осуществляя непрерывность кровотока в обход основной массы капилляров. Их регулирующая роль достаточно высока при изменении функциональной активности органа, особенно при терморегуляции в коже, а также в условиях патологии при трофических расстройствах в тканях, когда блокируется нутритивный (питающий) кровоток в большей части капиллярного русла.
Развитие сердечно-сосудистой системы
Развитие сердечно-сосудистой системы начинается с того, что в стенке желточного мешка появляются кровяные островки, образованные скоплением мезенхимы. Часть клеток кровяных островков, расположенная по их периферии, становятся плоскими и постепенно преобразуются в эндотелий, образующий стенку сосудов; прочие клетки превращаются в форменные элементы крови. В последующем сосуды растут в виде щелей в мезенхиме за счет деления эндотелиальных клеток на концах сосудистых трубок.
На 4-ой неделе формируется первичная сердечно-сосудистая система, обеспечивающая так называемое желточное кровообращение. Она включает формирование замкнутого круга кровообращения; образование двухкамерного сердца и сети сосудов в стенке желточного мешка. Кровь богатая питательными веществами из желточного мешка поступает в сердце по желточно-брыжеечной вене (v. omphalomesenterica).
На 2-ом месяце внутриутробного развития идет перестройка сердечно-сосудистой системы в связи с формированием плацентарного кровообращения. Эта перестройка включает в себя: во-первых, структурное отделение лимфатического компартмента от кровеносного; во-вторых, постепенное формирование 4-х камерного сердца; в-третьих, формирование сосудов, обеспечивающих связь плода с плацентой. Питательные вещества и кислород поступают от матери через плаценту; доставляются они развивающемуся плоду по пупочным венам (vv. umbilicales dex. et sin.).
Поступающая к плоду по пупочной вене богатая питательными веществами и кислородом кровь разделяется на два потока. Один поток крови вливается в воротную вену печени, проходит через сосуды печени и затем изливается в нижнюю полую вену. Другой поток крови непосредственно направляется по венозному протоку (ductus venosus), или Аранциеву протоку, непосредственно в нижнюю полую вену. Таким образом, поступающая из плаценты артериальная кровь оказывается первоначально в нижней полой вене, где она смешивается с венозной кровью, оттекающей от нижней половины тела плода. Затем эта кровь поступает в правое предсердие.
Смешивания крови, поступающей из верхней и нижней полых вен в правом предсердии практически не происходит. Благодаря хорошо развитой заслонке – valvula v. cava inf. Богатая питательными веществами и кислородом кровь непосредственно направляется к овальному окну (foramen ovale), а через него в левое предсердие. Из левого желудочка обогащенная питательными веществами и кислородом кровь через аорту прежде всего поступает к интенсивно развивающемуся головному мозгу и верхним конечностям.
Венозная кровь, собирающаяся в правом желудочке, поступает в легочный ствол, но в легкие направляется лишь небольшая часть этой крови. Весь плодный период легочное кровообращение функционирует очень слабо, так как органы дыхания еще только развиваются, и легкие заполнены венозной кровью. Большая часть крови из легочного ствола сбрасывается через специальный шунт – артериальный проток (ductus arteriosus), или Боталов проток, в аорту. Нисходящая часть аорты заполнена венозной кровью, которая по пупочным артериям направляется к плаценте, где происходит ее артериализация.
Таким образом, основные особенности кровообращения у плода (сл.18) связаны с тем, что:
• Благодаря венозному протоку (ductus venosus) артериальная кровь поступает по пупочной вене в нижнюю полую вену и далее в правое предсердие.
• Из правого предсердия богатая питательными веществами и кислородом кровь через овальное окно (foramen ovale) направляется в левое предсердие, а из него в левый желудочек и аорту.
• Артериализованная кровь из аорты прежде всего поступает к голове и верхним конечностям, которые интенсивно развиваются.
• Венозная кровь из правого желудочка поступает в легочный ствол и сбрасывается в аорту по артериальному протоку (ductus arteriosus).
На протяжении всего последующего пренатального онтогенеза вплоть до самого рождения функционирует плацентарное кровообращение. Вместе с тем, идет постепенное формирование характерной для взрослого дефинитивной кровеносной системы, включающей два круга кровообращения. Происходит закладка и развитие легких и малого (легочного) круга кровообращения, специально предназначенного для газообмена крови. Параллельно сердце преобразуется из двухкамерного сперва в трехкамерное, а затем в четырехкамерное. При этом формируется раздельное кровообращение по большому и малому кругам кровообращения. Однако, окончательный переход к легочному кровообращению происходит только после рождения, когда прекращается плацентарное кровообращение и плод отделяется от матери.
Рождение организма – исключительно ответственный период его жизнедеятельности, при котором резко изменяется среда существования. Структурная связь с материнским организмом расторгается, и родившийся ребенок переходит к самостоятельному существованию. При рождении кардинально изменяется функционирование сердечно-сосудистой системы, так как происходит переход от плацентарного кровообращения к легочному кровообращению.
Прежде всего благодаря самостоятельному дыханию начинает в полной мере функционировать малый круг кровообращения.
Постепенно закрывается артериальный проток, подвергаясь облитерации (зарастанию) в течение первых 8 – 10 дней. Овальное окно в межпредсердной перегородке зарастает значительно позднее, оно может сохраняться на протяжении первого года жизни. Пупочные артерии зарастают в течение первых 2-3 дней, а пупочная вена – на 6 – 7 день.
Сердце и кровеносные сосуды достаточно интенсивно развиваются в первые годы жизни, что связано прежде всего со становлением и развитием дыхания, а также общим развитием организма.