Сердечно-сосудистая система
Жизнедеятельность организма возможна лишь при условии доставки каждой клетке питательных веществ, кислорода, воды и удаления выделяемых клеткой продуктов обмена веществ. Эту задачу выполняет сердечно-сосудистая система, представляющая собой систему трубок, содержащих кровь и лимфу, и сердце – центральный орган, обусловливающий движение этой жидкости.
Сердце и кровеносные сосуды образуют замкнутую систему, по которой кровь движется благодаря сокращениям сердечной мышцы и гладких мышечных клеток стенок сосудов. Кровеносные сосуды: артерии, несущие кровь от сердца, вены, по которым кровь течет к сердцу, и микроциркуляторное русло, состоящее из артериол, капилляров и венул.
Важно
Кровеносные сосуды отсутствуют лишь в эпителиальном покрове кожи и слизистых оболочек, в волосах, ногтях, роговице глаз и суставных хрящах.
Все артерии, кроме легочной, переносят кровь, обогащенную кислородом. Стенка артерии состоит из трех оболочек: внутренней, средней и наружной. Средняя оболочка артерии богата спирально расположенными гладкими мышечными клетками, которые сокращаются и расслабляются под влиянием нервной системы.
Дистальная часть сердечно-сосудистой системы – микроциркуляторное русло – является путем местного кровотока, где обеспечивается взаимодействие крови и тканей. Микроциркуляторное русло начинается самым мелким артериальным сосудом – артериолой – и заканчивается венулой. От артериол отходит множество капилляров, регулирующих кровоток. Капилляры вливаются в мельчайшие вены (венулы), которые вливаются в вены.
Важно
Наиболее значимый отдел кровеносной системы – это капилляры, именно они осуществляют обмен веществ и газообмен. Общая обменная поверхность капилляров взрослого человека достигает 1000 м2.
Все вены, кроме легочной, несут от сердца кровь, бедную кислородом и обогащенную углекислым газом. Стенка вены также состоит из трех оболочек, аналогичных слоям стенки артерии. На внутренней оболочке большинства средних и некоторых крупных вен имеются клапаны, которые пропускают кровь лишь в направлении к сердцу, препятствуя обратному току крови в венах и тем самым предохраняя сердце от излишней затраты энергии на преодоление колебательных движений крови, постоянно возникающих в венах. Вены верхней половины тела не имеют клапанов. Общее количество вен больше, чем артерий, а общая величина венозного русла превосходит величину артериального. Скорость кровотока в венах ниже, чем в артериях, в венах туловища и нижних конечностей кровь течет против силы тяжести.
Царственная мышца, или сердце
Философы и врачи древности называли сердце «царственной мышцей», имея в виду важность данного органа для человека. Размеры сердца здорового человека коррелируют с величиной его тела, а также зависят от интенсивности физической нагрузки и обмена веществ. Средняя масса сердца у женщин – 250 г, у мужчин- 300 г.
Сердце, расположенное асимметрично в грудной полости между легкими, представляет собой полый мышечный орган. Снаружи оно заключено в замкнутую полость – перикард. Стенка сердца состоит из трех слоев: наружного, или эпикарда, среднего – миокарда, внутреннего – эндокарда. Эпикард окутывает сердце снаружи. Эндокард выстилает изнутри камеры сердца и его клапаны. Преобладающая часть сердечной стенки – миокард – мышечный слой, образованный сердечной поперечно-полосатой мышечной тканью. Миокард предсердий и желудочков разобщен, что создает возможность отдельного их сокращения. Последовательное сокращение и расслабление различных отделов сердца связано с его строением и наличием проводящей системы, по которой распространяется импульс.
Проводящая предсердно-желудочковая система сердца состоит из синусно-предсердного узла, который контролирует ритм сердца (пейсмекер), предсердно-желудочкового узла, предсердно-желудочкового пучка, его ножек и разветвлений. Проводящая система образована сердечными проводящими волокнами, богата иннервируемыми вегетативными нервами. Предсердия связаны между собой синусно-предсердным узлом, а предсердия и желудочки – предсердно-желудочковым пучком.
Сердце разделено на четыре полости: правое и левое предсердия и правый и левый желудочки. Предсердия разделены межпредсердной, желудочки – межжелудочковой перегородками (рис. 1).
Рис. 1. 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 предсердно-желудочковое отверстие; 17- отверстие венечного синуса; 18— правое предсердие; 19— гребенчатые мышцы; 20 – устье нижней полой вены; 21 – овальная ямка
В правое предсердие впадают верхняя и нижняя полые вены и венечный синус сердца, несущие венозную кровь. Кровь из правого предсердия при его сокращении поступает в правый желудочек через правое предсердно-желудочковое отверстие, по краю которого расположен предсердно-желудочковый (трехстворчатый) клапан, состоящий из трех створок, образованных складками эндокарда и покрытых эндотелием. От свободных краев створок начинаются сухожильные хорды, прикрепленные 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. При сокращении желудочка кровь выталкивается в легочный ствол через отверстие легочного ствола, в области которого находится клапан, состоящий из трех полулунных заслонок, свободно пропускающих 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). Миокард левого желудочка в 2–3 раза толще, чем миокард правого. Это связано с большой работой, производимой левым желудочком. Из полости левого предсердия в левый желудочек ведет левое предсердно-желудочковое отверстие овальной формы, снабженное левым предсердно-желудочковым двухстворчатым клапаном (митральным). Из 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 две сосочковые мышцы, от которых отходят тонкие сухожильные хорды, прикрепляющиеся к створкам левого предсердно-желудочкового клапана.
Правая и левая венечные артерии, ветви которых соединяются между собой, снабжают сердце кровью. Они разветвляются до капилляров во всех трех оболочках стенки сердца. Кровь собирается в сердечные вены, далее – венозный синус, который непосредственно вливается в правое предсердие.
Важно
Именно венечные артерии чаще всего страдают при атеросклерозе: их просвет сужается вплоть до полной закупорки, что приводит к развитию инфаркта миокарда.
В возрасте 30–40 лет в миокарде обычно начинается некоторое увеличение количества соединительной ткани, в ней появляются жировые отложения, мышечные клетки замещаются соединительной тканью. По мере старения человека жировая ткань накапливается под эпикардом, происходит утолщение эндокарда.
Ценный совет! Эти изменения могут быть в значительной мере замедлены или даже предотвращены благодаря регулярной физической нагрузке и правильному питанию.
Развитие мускулатуры тела влияет на величину сердца. Так, величина и масса сердца у лиц, занятых физическим трудом, и у спортсменов больше, чем у представителей умственного труда. Причем виды спорта, при которых физическое напряжение носит продолжительный характер (например, велосипед, гребля, марафонский бег, лыжи), приводят к гипертрофии миокарда и увеличению размеров сердца. Бег трусцой, плавание, бег на небольшие дистанции, бокс, легкая атлетика, футбол и некоторые другие виды спорта приводят к менее выраженному увеличению мышц сердца.
Река жизни
Сердечно-сосудистая система объединяет сердце и кровеносные сосуды, образующие два круга кровообращения – большой и малый (рис. 2).
Рис. 2. Схема большого и малого кругов кровообращения: 1 – капилляры головы, верхних отделов туловища и верхних конечностей; 2 – общая сонная артерия; 3 – легочные вены; 4 – дуга аорты; 5 – левое предсердие; 6 – левый желудочек; 7 – аорта; 8— печеночная артерия; 9- капилляры печени; 10 – капилляры нижних отделов туловища и нижних конечностей; 11 – верхняя брыжеечная артерия; 12— нижняя полая вена; 13- воротная вена; 14— печеночные вены; 15 – правый желудочек; 16 – правое предсердие; 17 – верхняя полая вена; 18 – легочный ствол; 19 – капилляры легких
Кровь течет из аорты, в которой давление высокое (в среднем 100 мм рт. ст.), через капилляры, где давление очень низкое (15–25 мм рт. ст.), через систему сосудов, в которых давление прогрессивно уменьшается. Из капилляров кровь поступает в венулы (давление 12–15 мм рт. ст.), затем в вены (давление 3–5 мм рт. ст.). В полых венах, по которым венозная кровь оттекает в правое предсердие, давление составляет 1–3 мм рт. ст., а в самом предсердии – около 0 мм рт. ст. Соответственно скорость кровотока уменьшается с 50 см/с в аорте до 0,07 см/с – в капиллярах и венулах. У человека большой и малый круги кровообращения разобщены.
Малый, или легочный, круг кровообращения – система кровеносных сосудов, которые начинаются в правом желудочке сердца, откуда обедненная кислородом кровь поступает в легочный ствол, разделяющийся на правую и левую легочные артерии; последние, в свою очередь, разветвляются в легких, соответственно ветвлению бронхов, на артерии, переходящие в капилляры. В капиллярных сетях, оплетающих альвеолы, кровь отдает углекислый газ и обогащается кислородом. Артериальная кровь поступает из капилляров в вены, которые укрупняются и по две с каждой стороны впадают в левое предсердие, где и заканчивается малый круг кровообращения.
Большой, или телесный, круг кровообращения служит для доставки всем органам и тканям тела питательных веществ и кислорода. Он начинается в левом желудочке сердца, куда из левого предсердия поступает артериальная кровь. Из левого желудочка выходит аорта, от которой отходят артерии, идущие ко всем органам и тканям тела и разветвляющиеся в их толще вплоть до артериол и капилляров; последние переходят в венулы и далее в вены. Через стенки капилляров происходят обмен веществ и газообмен между кровью и тканями тела. Протекающая в капиллярах артериальная кровь отдает питательные вещества и кислород и получает продукты обмена и углекислоту. Вены сливаются в два крупных ствола – верхнюю и нижнюю полые вены, которые впадают в правое предсердие, где и заканчивается большой круг кровообращения.
Дополнением к большому кругу является третий, или сердечный, круг кровообращения, обслуживающий само сердце. Он начинается выходящими из аорты венечными артериями сердца и заканчивается венами сердца. Последние сливаются в венечный синус, впадающий в правое предсердие. Аорта начинается расширением – луковицей аорты, от которой отходят правая и левая венечные артерии. Луковица переходит в восходящую часть аорты. Изгибаясь влево, дуга аорты переходит в нисходящую часть аорты. От вогнутой стороны дуги аорты отходят ветви к трахее, бронхам и тимусу; от выпуклой стороны дуги отходят три крупных сосуда: справа – плечеголовной ствол, слева – левая общая сонная и левая подключичная артерии. Плечеголовной ствол делится на правые общую сонную и подключичную артерии.
Общая сонная артерия (правая и левая) идет вверх рядом с трахеей и пищеводом, она делится на наружную сонную артерию, разветвляющуюся вне полости черепа, и внутреннюю сонную артерию, проходящую внутрь черепа и направляющуюся к мозгу. Наружная сонная артерия снабжает кровью наружные части и органы головы и шеи. Внутренняя сонная артерия входит в полость черепа, где делится на ряд ветвей, которые кровоснабжают мозг и орган зрения. Подключичная артерия и ее ветви кровоснабжают шейный отдел спинного мозга с его оболочками и головной мозг, часть мышц затылка, спины и лопатки, диафрагму, молочную железу, гортань, трахею, пищевод, щитовидную железу и тимус. Подключичная артерия в подмышечной области переходит в подмышечную артерию, которая кровоснабжает верхнюю конечность.
Нисходящая часть аорты делится на грудную и брюшную аорты. Грудная часть аорты расположена на позвоночнике асимметрично, слева от срединной линии, и снабжает кровью внутренние органы, находящиеся в грудной полости, и ее стенки. Из грудной полости аорта переходит в брюшную через аортальное отверстие диафрагмы. На уровне IV поясничного позвонка аорта делится на две общие подвздошные артерии. Брюшная часть аорты кровоснабжает брюшные внутренности и стенки живота.
Общая подвздошная артерия— это самая крупная артерия человека (за исключением аорты). Пройдя некоторое расстояние под острым углом друг к другу, каждая из них делится на две артерии: внутреннюю подвздошную артерию и наружную подвздошную.
Внутренняя подвздошная артерия питает таз, его мышцы и внутренности, расположенные в малом тазу.
Наружная подвздошная артерия кровоснабжает мышцы бедра, у мужчин мошонку, у женщин лобок и большие половые губы. Бедренная артерия, являющаяся непосредственным продолжением наружной подвздошной артерии, кровоснабжает бедро, мышцы бедра и наружные половые органы. Подколенная артерия является продолжением бедренной. Она кровоснабжает голень и стопу.
Вены большого круга кровообращения разделяются на три системы: система верхней полой вены; система нижней полой вены, включающая систему воротной вены печени; система вен сердца, образующих венечный синус сердца. Главный ствол каждой из этих вен открывается самостоятельным отверстием в полость правого предсердия. Вены системы верхней и нижней полых вен соединяются между собой. Верхняя полая вена собирает кровь из верхней половины тела, головы, шеи, верхней конечности и грудной полости. Нижняя полая вена собирает кровь из нижних конечностей, стенок и внутренностей таза и живота.
Воротная вена собирает кровь из непарных органов брюшной полости: селезенки, поджелудочной железы, большого сальника, желчного пузыря и других органов пищеварительного тракта. В отличие от всех прочих вен, воротная вена, войдя в ворота печени, вновь распадается на все более мелкие ветви, вплоть до синусоидных капилляров печени, которые впадают в центральную вену в дольке. Из центральных печеночные вены впадают в нижнюю полую вену.
Это любопытно! В теле человека все кровеносные сосуды имеют суммарную длину 100000 км. Этого достаточно, чтобы обвить Землю 2,2 раза. Кровь проходит по всему организму, начиная от одной стороны сердца и в конце полного круга возвращаясь к другой. За один день кровь проходит 270370 км. Если кровеносную систему обычного человека выложить в прямую линию, то ее длина составит более 95000 км.
Подвиг сердца
Сердце – самый мощный в мире мотор. В течение жизни человека сердце совершает от 2 до 3 миллиардов сокращений! Полученная при этом сила способна поднять поезд на самую высокую точку Европы – Эльбрус. Сердце обладает необычайно высокой надежностью и огромным запасом прочности, что теоретически рассчитано на жизнь человека в течение 150 лет.
Это любопытно! Каждый день здоровое сердце качает 2000 л крови, хоть и весит в среднем всего 300 г. Сердце человека бьется с частотой 100800 ударов в день, а за год оно делает поразительное количество ударов – 36792000.
Миокард, являясь мышечной тканью, обладает свойствами возбудимости, проводимости и сократимости.
Проводящая система сердца обеспечивает последовательные сокращения и расслабления его отделов. Причем это происходит автоматически. Автоматизм (от греч. automatos – самодействующий, самопроизвольный) сердца – это его способность ритмически сокращаться под влиянием возникающих в нем самом (в клетках его проводящей системы) импульсах.
Генератором этих импульсов является синусно-предсердный узел. Возбуждение распространяется по миокарду. Вначале сокращаются предсердия, а затем – желудочки. Здоровый миокард сокращается в течение всей жизни человека и не испытывает при этом утомления.
Деятельностью сердца управляют сердечные центры, расположенные в продолговатом мозге и мосте, 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. Сокращение сердечных мышечных клеток обеспечивает нагнетательную функцию сердца. Движение крови по сосудам происходит главным образом благодаря данной функции сердца и сокращению мышц.
Сердце – это насос, перекачивающий кровь в сосуды. Каждое поперечно-полосатое мышечное волокно является своеобразным «периферическим сердцем», сокращение которого способствует продвижению крови по микроциркуляторному руслу. Мышцы, сокращаясь, способствуют движению крови по венам нижней половины тела против силы тяжести.
Ценный совет! Физическая активность облегчает работу сердца, а гиподинамия требует усиленной его работы, что является одним из важных факторов нарушения его функции.
В работе сердца чередуются сокращение (систола) и расслабление (диастола). Во время общего расслабления сердца (диастола) кровь из полых и легочных вен поступает соответственно в правое и левое предсердия. 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 нагнетается в отверстия легочного ствола и аорты; в это время предсердно-желудочковые клапаны закрываются. После этого наступает пауза. Систола предсердий длится 0,1 с, систола желудочков-0,3 с, общая пауза – 0,4 с. Эти три фазы составляют сердечный цикл – совокупность процессов, происходящих в сердце в течение одного полного цикла сокращения и расслабления. Итак, во время одного сердечного цикла предсердия сокращаются 0,1 с и отдыхают 0,7 с; желудочки соответственно – 0,3 и 0,5 с.
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. В период диастолы желудочков происходит систола предсердий, предсердно-желудочковые клапаны открываются и желудочки заполняются кровью. Возвращению крови из аорты и легочного ствола препятствуют полулунные клапаны.
Это любопытно! В течение суток сердце сокращается 8 ч и 16 ч отдыхает. Это яркий образец рационального режима труда и отдыха.