Особенности кровеносной системы

Пульс, артериальное давление, автоматизм, вариабельность сердечного ритма и сатурация — не только особенности кровеносной системы, но и ключевые маркеры вашего здоровья. Они могут многое сказать специалисту о состоянии организма. В этой статье я подробно разберу каждый показатель. Вы узнаете, зачем нужна проводящая система, почему высокая вариабельность — это признак молодости, из чего складывается давление крови и что обеспечивает сатурация.

Функциональные особенности кровеносной системы

В биологическом смысле жизнь — это непрерывный поток реакций, происходящих в нашем теле. Ежесекундно клетки делятся, производят энергию, синтезируют молекулы, передают друг другу важную информацию и многое другое. Для этого им всегда нужны вода, кислород и питательные вещества.

За доставку ресурсов отвечает сердечно-сосудистая система — динамичная структура, которая поддерживает кровоснабжение тканей. Также она транспортирует продукты обмена к органам выведения.

Подробно о строении кровеносной системы читайте в нашем обзорном материале.

Адаптивность и саморегуляция

Кровеносная сеть постоянно подстраивается к изменениям, которые происходят как внутри неё, так и снаружи. Адаптация достигается за счёт автоматизма ритма сердца, перераспределения тока крови и регуляции артериального давления (АД).

• Сердце генерирует электрические импульсы.
• Гладкие мышцы регулируют кровоток, изменяя просвет сосудов.
• Регуляторные механизмы поддерживают рабочее АД.

Динамическое равновесие: краткосрочное и долгосрочное

За поддержание кровообращения в норме отвечают нервные и гуморальные механизмы.

Нервные обеспечивают мгновенные реакции через вегетативную нервную систему (сокращённо — ВНС). Специальные датчики в крупных сосудах — барорецепторы и хеморецепторы — отслеживают колебания АД и химического баланса (O2, CO2 и pH) и посылают соответствующие сигналы в мозг. Тот даёт команду ВНС — и она сразу запускает коррекцию.

Например, когда вы резко встаёте с кровати, кровь устремляется вниз. АД падает, и вы можете потерять сознание. Однако этого не происходит, потому что срабатывают ваши барорецепторы. Мозг включает симпатический ответ — пульс ускоряется, артериолы сужаются, баланс восстанавливается.

Долгосрочное равновесие — результат слаженной работы гормональных систем: ренин-ангиотензин-альдостероновой (РААС) и натрийуретических пептидов.

Автоматизм сердца: источник ритма жизни

Природа наделила сердце уникальной особенностью — автоматизмом. Оно самостоятельно генерирует электрические импульсы. Даже если убрать вокруг все нервные окончания, оно будет биться — благодаря собственной проводящей системе.

Главный водитель ритма — это синусовый, или синоатриальный, узел. Он расположен в правом предсердии и состоит из специализированных клеток, которые называются пейсмейкерными (от англ. pacemaker — «тот, кто задаёт ритм»). Их относят к атипичным кардиомиоцитам.

Как возникает сердцебиение

Пейсмейкерные клетки обладают уникальной электрофизиологией. В отличие от простых кардиомиоцитов, у них нет стабильного потенциала покоя. В состоянии покоя обычные мышечные клетки ждут сигнала, чтобы сократиться, но у пейсмейкерных всё иначе.

• Как только они завершают цикл возбуждения и успокаиваются, их мембраны вновь начинают заряжаться.
• Происходит медленная деполяризация (процесс изменения заряда мембраны).
• Когда уровень заряда достигает порогового значения, клетка генерирует новый сердечный импульс.

Таким образом, кардиомиоциты-пейсмейкеры не зависят от чужой команды — они сами генерируют импульсы. А вот на скорость деполяризации, с которой связаны изменения сердцебиения, влияют сторонние факторы — венозный возврат и вегетативные реакции.

Что влияет на ритм сердца

Вегетативные реакции

При стрессе, тренировках, эмоциональном возбуждении, повышении температуры активируется симпатическая ветвь ВНС.

• Выделяются адреналин/норадреналин.
• Мембраны становятся более проницаемыми для кальция и натрия.
• Ускоряется деполяризация пейсмейкеров.
• Учащается сердцебиение.

При отдыхе, после еды, во время сна, во время медитации работает парасимпатическая ветвь.

• Блуждающий нерв выделяет ацетилхолин.
• Открываются калиевые каналы — мембрана дольше остаётся отрицательной.
• Деполяризация пейсмейкеров замедляется.
• Сердце бьётся медленнее.

Венозный возврат

Пейсмейкерные клетки чувствительны к растяжению предсердия. Этот механизм известен как рефлекс Бейнбриджа: в ответ на возросший приток венозной жидкости сердце стремится прокачивать кровь быстрее. Для этого механорецепторы посылают сигналы в мозг, и тот запускает симпатическую реакцию.

Любопытно, что при физической нагрузке действует двойной механизм симпатической активации. С одной стороны, увеличивается венозный возврат, то есть рефлекс Бейнбриджа, с другой — возрастает потребность мышц в ресурсах, что стимулирует выработку адреналина и норадреналина.

Пульс и вариабельность ритма

Что такое пульс и от чего зависит ЧСС

Пульс — это колебания стенок артерий, которые возникают из-за сокращений миокарда. Обычно его частота совпадает с частотой сердечных сокращений (ЧСС), если у человека нет аритмии или тяжёлых патологий.

Показатель пульса отражает особенности проводящей системы сердца, силу сокращений и состояние сосудов.

На его частоту влияют:

• температура тела и окружающей среды;
• физическая нагрузка;
• положение тела;
• гормоны и медиаторы;
• дыхание;
• общий объём циркулирующей жидкости.

На вдохе ЧСС всегда повышена. Это связано с работой блуждающего нерва (n. vagus): в покое он тормозит синусовый узел и замедляет сердцебиение. Когда лёгкие растягиваются, активность вагуса снижается, торможение ослабевает и пульс ускоряется.

Аритмии могут возникать из-за нехватки электролитов. Например, при недостаточном питании, обезвоживании при диарее или избыточной потере жидкости на фоне приёма мочегонных препаратов. Поэтому при жалобах на перебои врачи смотрят не только на ЭКГ, но и назначают анализы, чтобы проверить баланс калия и натрия.

Вариабельность ритма: чем сердце отличается от метронома

Вариабельность сердечного ритма (ВСР, HRV) — это разница во времени между двумя сокращениями. Живой орган не метроном, поэтому интервалы хоть немного, но различаются. В организме протекают разнообразные физиологические процессы, и он на них чутко реагирует.

При пульсе 60 ударов в минуту средний промежуток равен 1 секунде или 1000 мс. Но на самом деле интервалы не одинаковы: один может быть 990 мс, другой — 1005 мс, следующий — 996 мс и т. д. Эти расхождения в десятки миллисекунд и составляют ВСР.

Вариабельность зависит от возраста, физиологического состояния (сон, бодрствование, покой, напряжение), стресса, физической формы, заболеваний.

• При нагрузке ЧСС повышается, а вариабельность снижается.
• После отдыха она возвращается к исходному уровню — это признак здоровой адаптации.
• Если же стресс становится хроническим, показатели постепенно ухудшаются.

В этом смысле ВСР можно сравнить с автомобильной подвеской, которая обеспечивает манёвренность хода. Чем быстрее едет машина, тем сильней ощущаются неровности на дороге. Если подвеска изношена, она плохо реагирует на них — так и при истощении внутренних ресурсов ВСР падает и гибкость управления сердечными циклами теряется.

Вариабельность не является диагнозом — скорее, это индикатор имеющихся проблем. Кратковременные снижения нормальны, но стойкое ухудшение может указывать на болезнь, переутомление или психоэмоциональный стресс. Или на старение организма, так как с годами ВСР снижается.

Показатель измеряют на ЭКГ, где фиксируют интервалы R—R. Раньше для этого требовался электрокардиограф, а сегодня доступны носимые устройства, которые позволяют снимать ЭКГ и оценивать ВСР по фотоплетизмограмме. В частности, все профессиональные модели Healthband оснащены такой опцией — с записью и расшифровкой результатов.

Артериальное давление: что это такое и что на него влияет

Артериальное давление — это сила, с которой кровь изнутри давит на стенки артерий. Оно неоднородно, ведь содержимое кровеносных путей постоянно пульсирует. Каждый выброс порции из левого желудочка создаёт специфическую волну. Распространяясь по артериям, она вызывает колебания стенок — именно их мы и ощущаем как пульс.

Что означают показатели АД

Обычно на экране тонометра вы видите два числа, например, 120/80. Верхнее — систолическое давление, нижнее — диастолическое.

• Систолическое — максимальный показатель в момент сокращения левого желудочка.
• Диастолическое — минимальное АД в конце одноименной паузы между сокращениями.

Среднее АД — усреднённая величина за один цикл. Именно оно характеризует кровоснабжение внутренних органов. В анестезиологии и интенсивной терапии его используют как главный ориентир, а в повседневной жизни смотрят на «верхние» и «нижние» цифры, которые проще измерить.

От чего зависит артериальное давление

Этот параметр зависит от сердечного выброса — количества крови, которая поступает в аорту за минуту — и общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС). В стенках артерий есть мышцы, которые сужают и расширяют их. Чем сильнее в них напор и меньше просвет, тем выше показатель, и наоборот. Кроме того, на него влияют нервные и гуморальные (гормональные) системы и почки, от которых зависит объём жидкости в организме.

Краткосрочная и долгосрочная регуляция АД

В регуляции участвуют как быстрые, так и медленные механизмы. Быстрые корректируют баланс за секунды, но их действие скоротечно, а медленные работают по нарастающей, зато результат длится часы и даже дни.

Барорецепторы — диспетчеры мгновенной регуляции

В дуге аорты и каротидном синусе расположены барорецепторы, которые реагируют на растяжение тканей.

• Если АД возрастает, рецепторы отправляют сигнал в продолговатый мозг. Тот включает парасимпатическое торможение, которое успокаивает организм. Пульс замедляется, сосуды расслабляются, АД снижается.
• Если оно падает ниже нормы, барорецепторы снова вмешиваются: получив от них информацию, мозг активирует симпатическую НС. Пульс учащается, сосуды сужаются, АД повышается.
• При длительной перегрузке рецепторы приспосабливаются к более высоким показателям. Теперь для них это рабочая норма, на которую они не реагируют.

Почему давление с годами растёт? С возрастом сосуды теряют эластичность и становятся жёстче, из-за чего содержимое давит на стенки сильнее. Год за годом барорецепторы привыкают к изменяющимся показателям, поэтому многие пациенты после 50–60 лет отмечают устойчивое повышение АД.

РААС и натрийуретические пептиды — медленные и стойкие

Когда нужно не просто скомпенсировать физиологические колебания, но и поддержать АД в течение дня, в дело вступают механизмы длительной регуляции: ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС) и натрийуретические пептиды.

Ренин-ангиотензин-альдостероновая система

РААС запускается, когда почки получают сигнал, что в организме недостаточно воды или натрия.

• На это они реагируют выделением ренина, который превращает уже курсирующий гормон ангиотензиноген в ангиотензин I.
• Ангиотензин I под действием ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) превращается в ангиотензин II, который вызывает сужение сосудов. Но это только часть эффекта.
• В присутствии ангиотензина II надпочечники выделяют альдостерон, под влиянием которого почки задерживают натрий и воду. В результате объём циркулирующей жидкости растёт, и АД повышается.

Также ангиотензин II усиливает выброс норадреналина — этот гормон обеспечивает симпатическую реакцию, повышая таким образом тонус артерий. И стимулирует высвобождение вазопрессина гипофизом, что обеспечивает дополнительную задержку воды в организме.

Обратите внимание на последнюю строчку таблицы 3. Это то, что можно назвать обратной стороной РААС. В отдалённой перспективе ангиотензин II участвует в ремоделировании сосудов и миокарда.

• В артериях он стимулирует рост гладкомышечных клеток и выработку коллагена. В результате они становятся более жёсткими и менее эластичными. Это ведёт к повышению общего периферического сопротивления, что чревато развитием гипертонии.
• В миокарде — способствует накоплению соединительной ткани (фиброз) и разрастанию (гипертрофии) клеток. Со временем стенки утолщаются, что ухудшает их сократительную способность.

Такое ремоделирование происходит под влиянием хронической активации РААС. В норме она поддерживает гомеостаз, но при избыточном действии ведёт к патологическим изменениям: артериальной гипертензии, сердечной недостаточности, потере эластичности артерий.

Подробнее о заболеваниях сердечно-сосудистой системы читайте в отдельной статье.

Чтобы ограничить нежелательные эффекты РААС, природа создала противоположный механизм — систему натрийуретических пептидов.

Натрийуретические пептиды

Натрийуретическими пептидами называют гормоны, которые выделяют предсердия и желудочки. Получив сигналы о том, что их полости перегружены, они начинают синтезировать вещества-антагонисты РААС.

Эти вещества:

• расширяют кровеносные пути;
• уменьшают нагрузку на сердце;
• выводят лишние воду и натрий через почки.

В результате снижается АД. Также пептиды блокируют действие РААС, то есть защищают миокард и кровеносные пути от избытка ангиотензина II, который может приводить к развитию патологий.

Вегетативные механизмы — между стрессом и расслаблением

Ещё один регулятор — вегетативная нервная система, которая имеет две ветви: симпатическую и парасимпатическую. Она запускает реакции под действием внешних факторов, таких как стресс, холод, испуг, отдых, жара. Также вегетатика управляет физиологией во время сна и после еды.

• Симпатическая ветвь оказывает возбуждающее влияние. Она ускоряет и усиливает сердцебиение, сужает артериолы → АД возрастает.

• Парасимпатическая отвечает за расслабление. Она замедляет ритм и снимает симпатический тонус → АД снижается.

Не последнюю роль в формировании гипертензии играет хронический стресс. Симпатическая активация повышает сосудистый тонус → ЧСС и АД возрастают. Со временем это закрепляется на уровне барорефлексов, и тонометр начинает стабильно показывать более высокие значения.

Эндотелий как орган местного самоуправления

Помимо нервных и гормональных механизмов, мелкие артерии могут управлять своими функциями локально. Их внутренний слой — эндотелий — выделяет особые вещества.

• Оксид азота расслабляет гладкие мышцы и расширяет кровеносные пути.
• Эндотелин действует противоположно — вызывает сужение (вазоконстрикцию).

Эндотелий работает как полноценный орган. Он улавливает изменения в кровотоке, реагирует на растяжение стенок, определяет нехватку O2, ацидоз, высокий CO₂. Его задача — поддерживать равновесие в пределах своего сосуда.

При повреждении эндотелия баланс может смещаться в сторону вазоконстрикции, когда клетки начинают вырабатывать больше эндотелина и меньше оксида азота. Такое состояние называется эндотелиальная дисфункция. Она входит в число ведущих факторов атеросклероза и может приводить к гипертонии.

Сатурация — насыщение гемоглобина кислородом

Кровь доставляет кислород к органам и тканям. Для этого она использует специальный белок-переносчик — гемоглобин. Почти весь гемоглобин в артериальной сети связан с O2 и образует оксигемоглобин — HbO₂.

Сатурация, или насыщение кислородом, — это процент оксигемоглобина в крови.

• SpO₂ — неинвазивный показатель, который показывает пульсоксиметр на пальце.
• SaO₂ — лабораторный показатель по анализу газов артериальной жидкости.

Норма составляет 95–99 %, а значения ниже 93 % — повод для обращения к врачу. Потому что если HbO₂ недостаточно, клетки недополучают кислород и переходят на «аварийный» режим — анаэробный обмен. Такой обмен даёт в 18 раз меньше энергии и сопровождается накоплением молочной кислоты. Кровь закисляется, растёт риск аритмий и полиорганной недостаточности.

Признаки низкой сатурации: одышка, слабость, головокружение, головная боль, синюшный оттенок губ и кожи (цианоз). Однако эти симптомы неспецифические и могут сопровождать различные нарушения. Поэтому самый надёжный вариант — измерить сатурацию при помощи пульсоксиметра или носимого устройства с аналогичной опцией. Почти все модели часов и браслетов Healthband поддерживают функцию оксиметрии.

Как организм обеспечивает ткани кислородом

В лёгких гемоглобин связывается с кислородом и удерживает его до тех пор, пока не попадёт в капилляр, где O₂ уходит в ткани. Лёгкость, с которой Hb отдаёт O2, зависит от его парциального давления. Это физическая величина, обозначающая долю газа в газовой смеси.

• В лёгких оно высокое — около 100 мм рт. ст. Здесь гемоглобин насыщается на 97–100 %.
• В тканях низкое: ≈ 40 мм рт. ст. В таких условиях Hb отдаёт примерно 25 % O2.
• В активно работающих тканях (например, в мышцах) оно ещё ниже (до 20–30 мм рт. ст.) — обмен возрастает до 50–70 %.

При лихорадке, физической нагрузке, повышении уровня CO2 и снижении pH гемоглобин хуже насыщается кислородом в лёгких, но легче отдаёт его тканям. При переохлаждении, повышении pH и гипервентиляции — забирает лучше, отдаёт хуже.

Сатурация отражает процент гемоглобина, насыщенного O2, не учитывая общее содержание белка-переносчика. Поэтому важно помнить о кислородной ёмкости крови — максимальном количестве O2, которое она может унести при полном насыщении Hb.

Так, при нормальном уровне Hb сатурация 99 % означает хороший кислородный запас. Но если у человека нехватка гемоглобина (анемия), эти же 99 % будут соответствовать меньшему объёму переносимого O₂. И возникает ситуация, при которой пульсоксиметр показывает норму, а ткани испытывают гипоксию. Поэтому всегда нужно учитывать уровень гемоглобина — он отражает общий резерв O2.

Сосудистый тонус и распределение кровотока

Организм распределяет кровь в зависимости от своих потребностей. При нагрузке или стрессе кровоснабжение главных органов и работающих мышц усиливается, а кожи и пищеварительного тракта — снижается.

Перераспределение достигается за счёт:

• расширения артериол в активных органах (в ответ на рост потребления ресурсов и накопление метаболитов);
• симпатической реакции, которая сужает артериолы в других тканях и поддерживает общее АД.

Сужением и расширением кровеносных путей управляют гладкие мышцы, расположенные в их стенках. Уровень напряжения этих мышц называется сосудистым тонусом.

• Чем он выше, тем уже просвет и сильнее сопротивление стенок.
• Чем он ниже, тем сосуд шире и по нему свободнее течёт кровь.

Гладкие мышцы реагируют на растяжение стенок, которым сопровождается приток жидкости. Если она давит сильнее обычного, мышцы сокращаются и просвет артериолы становится узким. Когда АД снижается, мышечные волокна расслабляются и он расширяется.

Выводы

Сердце генерирует импульсы. Нервные и гуморальные механизмы регулируют частоту, силу сокращений и сосудистый тонус. Сатурация отражает доставку кислорода к тканям. Пульс, артериальное давление, автоматизм, вариабельность ритма и сатурация крови — ключевые маркеры, которые показывают, насколько слаженно работает кровеносная сеть.

Если значения выходят за рамки нормы, лучше не пытаться интерпретировать их самостоятельно. Одни и те же симптомы могут возникать по разным причинам. Например, учащённый пульс может быть следствием температуры, анемии или аритмии; снижение сатурации — как нормального сна, так и тяжёлых заболеваний лёгких. Определить это способен только врач, который оценивает данные в совокупности: от лабораторных анализов и ЭКГ до высокоточных исследований.

FAQ по особенностям работы кровеносной системы

Что такое автоматизм сердца?

Автоматизм — врождённое свойство атипичных кардиомиоцитов, прежде всего синусового узла. Они способны самопроизвольно возбуждаться и инициировать потенциал действия без внешнего стимула. Скорость возбуждения в диастолу (фаза расслабления) задаёт базовый ритм сердечных сокращений.

От чего зависит пульс человека?

Помимо активности синусового узла, частота сердечных сокращений определяется целым рядом факторов:

• баланс вегетативных влияний (симпатика повышает ЧСС, парасимпатика снижает);
• потребностей тканей в O2 и питании (например, при физической нагрузке или лихорадке);
• объёма циркулирующей жидкости и уровня электролитов;
• гормональных факторов (адреналин, тироксин и др.).

При росте потребностей активируются симпатика и локальные вазодилататоры, что увеличивает ЧСС и сердечный выброс.

Что показывает вариабельность ритма?

ВСР отражает гибкость автономной регуляции сердца: насколько быстро и адекватно меняются интервалы между ударами в ответ на дыхание, нагрузку, стресс или покой. Высокая ВСР указывает на хорошую адаптивность, низкая — на её ухудшение. Она может указывать на хронический стресс, истощение и риск сердечно-сосудистых проблем. Интерпретация зависит от возраста и состояния пациента.

Как организм регулирует давление?

Существует два основных механизма контроля: быстрый и медленный.

• Быстрый — барорефлекторный. Барорецепторы в дуге аорты и каротидных синусах реагируют на растяжение стенок и передают сигналы в продолговатый мозг. В ответ изменяется баланс симпатической и парасимпатической активности, что мгновенно корректирует тонус и ЧСС.
• Медленный — ренин—ангиотензин—альдостероновая система (РААС) и почки. Ангиотензин II сужает артериолы, альдостерон задерживает натрий и воду, увеличивая ОЦК и АД. Эффект развивается постепенно и может длиться часы или дни. Противовесом служит механизм натрийуретических пептидов: он расширяет сосуды и помогает вывести лишние воду и натрий.

Что такое сатурация и почему она важна?

Сатурация — это процент гемоглобина, связанного с O2. Чтобы ткани и органы получали его достаточно, необходимо, чтобы сатурация крови была более 95 % (кроме высокогорья и ХОБЛ). Также важно, чтобы показатели Hb были в пределах нормы: даже при высокой сатурации низкий уровень гемоглобина может приводить к гипоксии.

Что такое сосудистый тонус?

Это степень сокращения гладкой мускулатуры сосудистых стенок. Она влияет на диаметр просвета артериального пути. Чем сильнее напряжены мышцы, тем выше тонус и уже просвет. В результате повышается сопротивление кровотоку и растёт артериальное давление.