Функции сердечно-сосудистой системы

Транспортная и трофическая функции

Польза, о которой все помнят ещё со школьной скамьи, заключается в доставке питательных веществ и выведении продуктов обмена. Благодаря ССС клетки получают кислород, глюкозу, жирные кислоты, аминокислоты, витамины и минералы. Также она забирает метаболиты и транспортирует к почкам, лёгким или печени, где происходит их элиминация.

Доставка O₂ и выведение CO₂

Другая известная функция — газотранспортная. Кровеносная система напрямую взаимодействует с дыхательной. В лёгочных альвеолах циркулирующая жидкость обогащается кислородом и переносит его к органам в составе гемоглобина. Из тканей она забирает углекислый газ и возвращается к сердцу, откуда по лёгочной артерии направляется в лёгкие, где CO₂ выводится из организма.

Показатель насыщения кислородом (O₂) называется сатурацией. Его определяют с помощью пульсоксиметра. В норме на уровне моря этот показатель ≥ 95 %. Если он опускается ниже 93 %, это может указывать на гипоксемию — недостаток кислорода.

Однако снижение не всегда связано с патологией: оно может возникать и по естественным причинам: во сне, после физической нагрузки (особенно у курильщиков), при подъёме на высоту более 2500–3000 м.  

Существуют специальные механизмы, которые поддерживают баланс — изменение дыхания и сердечного ритма, перераспределение кровотока и т. д. — но они справляются не всегда. Именно поэтому во время пандемии COVID-19 врачи следили за показателем сатурации. У некоторых пациентов он снижался бессимптомно, и только пульсоксиметрия позволяла выявить гипоксию.

В повседневной жизни пульсоксиметр используют нечасто. Но для некоторых из нас контроль уровня O₂ особенно важен — например, для пациентов с заболеваниями дыхательной и кровеносной системы, а также спортсменов и любителей горных маршрутов. В таких случаях удобным средством может стать устройство Healthband, которое позволяет отслеживать насыщение O₂, в том числе с помощью пальцевого сенсора.

Эндокринная регуляция

Гормоны, медиаторы и другие биологически активные вещества разносятся с кровью по всему телу, воздействуя на органы-мишени. Кроме того, ССС сама является мишенью регуляторной функции — в рамках ренин-ангиотензин-альдостероновой системы и натрийуретических пептидов. Эти механизмы повышают/понижают давление и увеличивают/уменьшают объём плазмы.

Также кровеносная сеть вносит вклад в поддержание кислотно-щелочного равновесия. В ней работают буферы — вещества, которые связывают лишние кислоты и щёлочи. Они первыми реагируют на изменение pH, и только после этого в регуляцию включаются лёгкие и почки.

Защитная функция

Иммунные клетки постоянно курсируют с током циркулирующей жидкости. Если где-то возникает воспаление, они быстро перемещаются туда. Эти клетки называются лейкоциты, и они подразделяются на разные типы, каждый из которых выполняет свои задачи:

• нейтрофилы уничтожают бактерии;
• лимфоциты координируют иммунный ответ и вырабатывают антитела;
• моноциты превращаются в макрофаги, которые очищают ткани от патогенов и клеточного мусора;
• эозинофилы и базофилы участвуют в борьбе с паразитами и формировании аллергических и воспалительных реакций.

Важнейшее значение для защиты ССС от болезней и повреждений имеет эндотелий. Он регулирует гемостаз (свёртываемость), распознаёт инфекцию, инициирует синтез медиаторов, которые запускают или тормозят воспаление, координирует миграцию лейкоцитов в ткани.

Терморегуляция

Сосуды кожи участвуют в поддержании температуры тела. В жару они расширяются, усиливая теплоотдачу, чтобы остудить тело, а в холод — сужаются, препятствуя потере тепла. Это простой, но эффективный механизм.

Перфузия тканей и микроциркуляция

Перфузия тканей зависит от состояния мелких кровеносных путей: артериол, капилляров и венул. Особую роль здесь играет гликокаликс — белково-углеводный слой, который располагается на поверхности эндотелия. Он действует как барьер: определяет, какие вещества и в каком количестве нужно пропустить через сосудистую стенку. Нарушение белково-углеводного слоя увеличивает проницаемость и способствует оттоку жидкости и белков.

Адаптационная функция

Мы ходим, спим, едим, отдыхаем, занимаемся спортом — ССС подстраивается к изменениям в нашем теле. Так, во время физической нагрузки мышечный кровоток усиливается в десятки раз. При стрессе активируется симпатоадреналовый ответ: кожа и органы пищеварения получают меньше крови, а мозг, сердце и мышцы — больше. Если мы стоим, организм распределяет ресурсы так, чтобы мозг не испытывал недостатка кислорода.

Сердце как насос

Сердце — центральное звено кровообращения. Оно сокращается и выталкивает кровь в сосудистое русло, затем расслабляется и наполняется снова. Без сбоев, без остановки — создавая непрерывный круговорот. Частота и сила сердечных сокращений зависят от физиологического состояния: в покое сердце работает экономно, а при нагрузке бьётся чаще и сильнее.

Для бесперебойной работы миокарда требуется много кислорода и энергии. Его обеспечивает коронарное кровообращение — сосудистая сеть, питающая сердечную мышцу.

Сосуды как русло и регулятор кровоснабжения

Сосуды не только направляют кровоток, но и управляют им, обеспечивая регуляторную функцию ССС.

• В артериальной части циркулирующая жидкость движется к тканям и органам — артерии и артериолы регулируют давление и распределяют кровоснабжение.
• По венам и венулам она возвращается к правым отделам сердца, откуда по лёгочной артерии идёт в лёгкие. Когда нужно усилить венозный возврат, вены сокращаются, уменьшая ёмкость и направляя больше крови вверх.

Эндотелий как орган управления и защиты

Внутренняя сосудистая оболочка — эндотелий — продуцирует соединения, которые расширяют сосуды и снижают агрегацию тромбоцитов (оксид азота и простациклин) или, наоборот, сужают их и усиливают агрегацию (эндотелин).

В норме эндотелий вырабатывает вещества, поддерживающие кровь в текучем состоянии. Но при повреждении сосуда он запускает механизм остановки кровотечения: сужение просвета → формирование тромбоцитарной пробки → активация каскада свёртывания крови.

Также эндотелий контролирует проницаемость стенки и участвует в иммунных реакциях. Известно, что он выделяет сигнальные молекулы для лейкоцитов и помогает иммунным клеткам пройти к очагу воспаления. Если эндотелий утрачивает защитные и регуляторные свойства, развивается эндотелиальная дисфункция:

• уменьшается выработка оксида азота;
• повышается тонус сосудов; 
• активируются механизмы воспаления и образования тромбов.

Функции эндотелия могут нарушаться при сердечно-сосудистых заболеваниях, включая атеросклероз и гипертонию, а также при диабете, хроническом воспалении, вирусных и бактериальных инфекциях.

Вегетативная нервная система

Вегетативная НС управляет телом без участия сознания, поэтому её ещё называют автономной. Она имеет два отдела: симпатический и парасимпатический.

• Симпатическая система активируется при нагрузке и стрессе: через нервные окончания и надпочечники выделяются адреналин и норадреналин. Эти гормоны учащают и усиливают сердцебиение, сужают сосуды и запускают реакцию «бей или беги».
• Парасимпатическая действует противоположно — её медиатор ацетилхолин замедляет ритм сердца, стимулирует пищеварение и помогает вернуться в состояние покоя. Она активна во время сна и отдыха, после приёма пищи, при расслаблении и медитации.

Барорецепторы и хеморецепторы

В стенках крупных артерий есть специализированные рецепторы. Они работают как датчики, сигнализируя об изменениях давления и химического состава. Эти сигналы поступают в дыхательный и сосудодвигательный центры головного мозга, которые запускают компенсаторные реакции.

• Барорецепторы реагируют на растяжение сосудистой стенки и помогают стабилизировать артериальное давление. Если оно падает — сердце начинает биться чаще и сильнее, сосуды сужаются. Если повышается — включаются противоположные механизмы.
• Хеморецепторы чувствительны к содержанию кислорода, углекислого газа и pH. При нехватке O₂ или накоплении CO₂ нервные центры активируют дыхание и ускоряют циркуляцию, чтобы восстановить химическое равновесие.

Этот механизм защищает от гипоксии и гиперкапнии — опасных для жизни состояний.

При гипоксии (низком уровне O₂) без компенсации развивается головокружение, спутанность сознания, в тяжёлых случаях — потеря сознания и смерть. При избытке CO₂ (гиперкапнии) возникает одышка, сонливость, головные боли, затем угнетение дыхательного центра — вплоть до остановки дыхания в тяжёлых случаях.

Гормональные механизмы: РААС и натрийуретические пептиды

В долгосрочной регуляции артериального давления и объёма жидкости участвует ряд органов и систем:

• почки через ренин-ангиотензин-альдостероновую систему (РААС);
• надпочечники, которые вырабатывают альдостерон;
• сердце, где синтезируются натрийуретические пептиды.

Эти механизмы повышают/понижают давление и удерживают/выводят воду и натрий в организме.

Вот как это происходит:

• При снижении поступления соли в почки и/или ухудшении перфузии, а также при стрессе активируется РААС. Особые клетки в почечных артериолах секретируют ренин, который запускает каскад с образованием и превращением ангиотензина — и последующим выделением альдостерона надпочечниками. Это вызывает сужение кровеносных путей и задержку воды и натрия, вследствие чего повышается давление.
• Противоположное действие оказывают натрийуретические пептиды. При растяжении стенок предсердий и желудочков кардиомиоциты начинают вырабатывать эти гормоны. Они расширяют сосуды, снижают артериальное давление и усиливают выведение натрия и воды почками.

Местная ауторегуляция на уровне органов

Помимо вышеперечисленных механизмов, органы могут самостоятельно регулировать своё кровоснабжение.

• Эндотелий выделяет вещества, которые влияют на локальную циркуляцию.
• Гладкие мышцы мелких артерий и артериол реагируют на растяжение или сжатие изменением тонуса.
• Метаболиты, которые накапливаются в тканях (аденозин, CO₂), вызывают расширение сосудов и увеличение притока циркулирующей жидкости — это обеспечивает их своевременное выведение.

Капиллярный обмен и распределение жидкости

Основной обмен веществ происходит на уровне капилляров — мельчайших структур, соединяющих артериолы и венулы. Здесь кислород и элементы питания переходят в ткани, а метаболиты выводятся обратно. Промежуточным звеном служит интерстиций — среда, заполняющая пространство между клетками.

Возврат жидкости в сосудистое русло обеспечивается лимфатической системой — это стало ясно примерно 20 лет назад. Ранее считалось, что на артериальном конце капилляра идёт фильтрация плазмы в интерстиций, а на венозном — её обратное всасывание. Сейчас известно, что это справедливо лишь отчасти: действительно, фильтрация происходит на артериальном конце, но на венозном обратный ток минимален (кроме отдельных условий). Основную дренажную функцию выполняют лимфатические сосуды.

Кто в приоритете: кровоснабжение главных органов

Организм распределяет кровоток в зависимости от потребностей органов.

• Мозг получает стабильный приток крови в широком диапазоне среднего АД (≈ 60–150 мм рт. ст.; при патологиях интервал шире).
• Сердце усиливает собственное кровоснабжение при любой нагрузке, чтобы не допустить сбоев в работе.
• Мышцы в покое требуют немного, но при физической активности потребность возрастает в 10–20 раз.
• Кожа регулирует кровоток в зависимости от температуры: усиливает в жару для охлаждения и снижает на холоде, чтобы сохранить тепло.
• Почки стабильно получают большую долю крови, так как их задача — фильтрация и поддержание водно-солевого баланса.

Покой и физическая нагрузка

В покое ССС работает экономно. При нагрузке мышцы начинают активно потреблять кислород и питательные вещества, и кровоснабжение возрастает за счёт расширения сосудов, а также увеличения сердечного выброса и частоты сокращений. При этом давление остаётся относительно стабильным — благодаря перераспределению кровотока и нейрогуморальной регуляции.

Ортостаз

Когда человек находится в вертикальном положении, под воздействием гравитации часть крови скапливается в венах ног и брюшной полости. Чтобы не уменьшался венозный возврат, включаются компенсаторные реакции: увеличивается частота сердечных сокращений, сужаются сосуды. Эффект усиливают клапаны вен и мышцы голени, которые, сокращаясь, «толкают» кровь вверх.

Если компенсаторные механизмы не справляются с нагрузкой, возникает ортостатическая гипотензия: головокружение, слабость, потемнение в глазах. У людей с варикозом и недостаточностью венозных клапанов такое случается чаще. Поэтому обмороки в очередях и на массовых мероприятиях, где негде присесть, — типичное явление. 

Тепло и холод

В жару кожа краснеет — расширяются артериолы и венулы, усиливая сосудистую циркуляцию на поверхности тела и обеспечивая тем самым теплоотдачу. В холод они сужаются, что способствует сохранению тепла и перераспределению кровообращения к внутренним органам.

Острая кровопотеря

При сильном кровотечении тело включает режим выживания, направленный на централизацию функций. Именно поэтому человек бледнеет при кровопотере: сосуды кожи и мышц сужаются, чтобы поддержать мозговой кровоток и работу сердца.

Какие функции выполняют сердце и сосуды?

ССС снабжает органы кислородом и питанием, выводит продукты обмена, переносит гормоны, участвует в иммунной защите, регулирует температуру тела. Её работа обеспечивает поддержание внутреннего равновесия — гомеостаза. Примеры функций сердечно-сосудистой системы смотрите в таблице 1.

Чем транспортная функция ССС отличается от защитной?

Транспортная функция связана с доставкой и выведением веществ, защитная — с иммунным надзором и остановкой кровотечений. Если первая обеспечивает организм всем необходимым для обменных реакций и удаления метаболитов, то вторая оберегает от инфекций и кровопотери.

Как кровеносная система поддерживает гомеостаз и терморегуляцию?

ССС распределяет кровоток между органами в зависимости от их потребностей и регулирует теплообмен через кожные артерии и венулы. Это помогает сохранять постоянство внутренней среды и быстро адаптироваться к изменениям внешних условий — холоду, жаре, нагрузке.

Что такое перфузия тканей простыми словами?

Перфузия — это кровоснабжение тканей. Благодаря ей клетки получают кислород и питание и избавляются от продуктов метаболизма. Если перфузия нарушена, ткани страдают от кислородного голодания и нехватки питательных ресурсов.

Как автономная нервная система и РААС регулируют кровообращение?

Автономная НС быстро изменяет работу ССС: симпатический отдел ускоряет её, парасимпатический — замедляет. РААС действует медленно, но долгосрочно: повышает артериальное давление и удерживает жидкость. Эти механизмы дополняют друг друга.

Для чего организму вазоконстрикция и вазодилатация?

Вазоконстрикция (сужение мелких артерий и венул) сохраняет тепло на холоде, поддерживает давление при кровопотере и позволяет перенаправить ресурсы к сердцу и мозгу. Вазодилатация (расширение) помогает сбросить лишнее тепло и усилить приток кислорода к работающим органам. Это механизмы адаптации кровообращения к внешним и внутренним факторам.

Почему если резко встать, темнеет в глазах?

Проблемы при резком вставании чаще всего объясняются ортостазом. Кровь приливает к ногам и брюшной полости, и мозг получает меньше кислорода. Если организм не успевает отреагировать мгновенно — например, при низком давлении или приёме сосудорасширяющих препаратов — у человека может закружиться голова и потемнеть в глазах.