Строение, функции и особенности сердечно-сосудистой системы и её компонентов

Здравствуйте, уважаемые читатели. Сегодня в нашей статье речь пойдёт о роли сердечно-сосудистой системы в организме. Мы поговорим о её анатомическом строении, которое служит основой для функционирования сердца и сосудов, а также о физиологических особенностях кардиоваскулярной системы, обеспечивающих её адаптацию к меняющимся условиям внешней среды.

Функции сердечно-сосудистой системы

Сердечно-сосудистая система обеспечивает снабжение всего организма кислородом, питательными и регулирующими веществами. Она адаптируется к текущим потребностям тканей, изменяя количество поступающей в органы крови и скорость кровообращения. Сердце и система сосудов работают согласованно под влиянием множества стимулирующих факторов – гормонов, показателей кислотно-щелочного состояния, изменений объёма жидкости в организме, лекарственных и токсических веществ и многих других. Большое значение в регуляции её функций имеет вегетативная нервная система.
Почему же в процессе эволюции появилось такое сложное образование? Анатомия и физиология кардиоваскулярной системы обеспечивают выполнение её важных функций:

• перенос газов, питательных веществ и продуктов метаболизма;
• защита от инфекционных агентов и кровотечения;
• терморегуляция;
• баланс жидкости и минеральных солей.

Транспортная функция

Сердечно-сосудистую систему можно рассматривать как сеть дорог, которая связывает все органы с помощью крупных магистралей (артерий и вен), дорог (артериол и венул) и переулков (капиллярного русла).Эта сеть используется для постоянной доставки в ткани питательных веществ, кислорода и для выведения углекислого газа и образовавшихся в результате обмена веществ токсинов.

Питательные вещества, например, глюкоза и аминокислоты, доставляются из пищеварительной системы в органы, где они используются для производства энергии, белков, липидов и других необходимых компонентов. Из эндокринных желёз в кровь поступают регуляторы – гормоны, которые затем распространяются по всем тканям. Ненужные метаболиты транспортируются по сосудам в лёгкие или выделительную систему. Совместно с дыхательной кардиоваскулярная система обеспечивает газообмен, в котором одна из ведущих ролей принадлежит эритроцитам – основным клеткам крови.

Защитная функция

Помимо эритроцитов в крови присутствуют лейкоциты и тромбоциты, а также различные активные вещества, которые участвуют в защите организма от инфекции и в остановке кровотечений. По кровеносной системе лейкоциты проникают во все органы, где уничтожают болезнетворные микроорганизмы и инактивируют инородные тела. Сердечно-сосудистая система участвует в формировании иммунитета. В ней циркулируют антитела, которые защищают человека от инфекций.

Сердечно-сосудистая система защищает организм от кровотечений. Она обеспечивает быструю миграцию в место повреждения тромбоцитов и компонентов, участвующих в тромбообразовании.    

Терморегуляция

Изменение температуры тела ниже или выше нормальных значений опасно для жизни, поэтому организм постоянно поддерживает и регулирует её. Сердечно-сосудистая система участвует в этом процессе путём изменения количества крови и диаметра кожных сосудов, перераспределения кровотока между органами и кожей и участия в гормональной регуляции термогенеза.

Водно-солевой баланс

В поддержании водно-солевого равновесия участвуют сердечно-сосудистая, нервная и эндокринная системы. Оно требуется для эффективного движения электролитов, газов и питательных веществ в тканях. Для организма опасны как обезвоживание, так и гипергидратация. Эти процессы приводят к изменению объёма крови в сосудах, что фиксируется осморецепторами в сосудистых стенках. Происходит выброс тех или иных гормонов, отвечающих за перераспределение жидкости, которые поступают к нужным органам также по кровеносной системе. Ещё один способ сохранения водно-солевого баланса – расширение или сужение сосудов кожи, что позволяет менять потери жидкости с потом.

Таким образом, сердечно-сосудистая система выполняет интегративную роль в организме. Она участвует в транспортировке гормонов, обеспечивает питание (трофику) тканей и газообмен, освобождение организма от токсинов, участвует в свёртывании крови и поддержании её давления, а также в терморегуляции. Сложное строение сердечно-сосудистой системы необходимо для обеспечения этих функций.

Строение сердечно-сосудистой системы

Кардиоваскулярная система способна выполнять свои функции благодаря кровообращению – непрерывному движению крови по сосудам. У человека и других млекопитающих имеется два разделённых между собой круга кровообращения – лёгочная и системная циркуляция, которая поддерживается сердцем. Рассмотрим подробнее общий план кардиоваскулярной системы и связанные с ним функции.

Сердце

Снаружи сердце покрыто оболочкой – перикардом, состоящим из двух листков (слоёв), с небольшим промежутком между ними (перикардиальной полостью). Под ним располагается эпикард, где проходят сосуды, питающие сердце. Главный компонент сердца – мышечный слой, или миокард. Он представлен особыми клетками – кардиомиоцитами. В толще миокарда проходят проводящие пути, по которым распространяются электрические импульсы. Сердце выполняет насосную, или нагнетательную функцию, обеспечивая постоянное перемещение крови по малому и большому кругу кровообращения. Изнутри полости сердца выстланы гладким эндокардом, необходимым для равномерного потока крови. Складки эндокарда образуют сердечные клапаны, которые предотвращают обратный поток крови из одной камеры в другую.

Работа сердца как насоса определяется его специфическими функциями:

• автоматическая генерация электрических импульсов (автоматизм);
• проведение этих импульсов к рабочим кардиомиоцитам (проводимость);
• способность миокарда возбуждаться под влиянием таких сигналов (возбудимость);
• сокращение возбуждённых кардиомиоцитов (сократимость);
• неспособность возбуждённых клеток воспринять новый электрический сигнал (рефрактерность).

Сердце разделено на четыре камеры, причём  кровь из правой его половины не смешивается с кровью из левых отделов. Венозная кровь из тканей по венам попадает в правое предсердие, а из него через трёхстворчатый клапан проникает в правый желудочек. При его сокращении венозная кровь выталкивается в лёгочную артерию через пульмональный клапан. Так она попадает в лёгочную циркуляцию, освобождается от углекислого газа и обогащается кислородом.

Из системы лёгочных артерий и вен кровь по лёгочным венам попадает в левое предсердие. Оно соединено отверстием с левым желудочком, которое закрывает двустворчатый митральный клапан. Попав в желудочки, в норме кровь уже не может вернуться ретроградно, поскольку атриовентрикулярные клапаны (трёхстворчатый и митральный) препятствуют этому. При сокращении левого желудочка она выталкивается в аорту и идёт в большой круг кровообращения, открыв полулунный аортальный клапан.

Процесс сокращения камер сердца называется систолой. В диастолу происходит расслабление стенок, полости вновь заполняются кровью. Потоки крови в нужном направлении регулируются клапанным аппаратом.

Кровь

Кровь - уникальная ткань организма, жидкая и состоящая из двух основных компонентов:

• плазмы;
• форменных элементов.

Плазма представляет собой жидкую часть крови, в которой находятся все форменные элементы. Их соотношение примерно 1:1. Плазма выглядит как мутная желтоватая жидкость, содержащая множество белков, углеводов, липидов, различных органических соединений и электролитов.

К форменным элементам крови относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Эти клетки образуются в красном костном мозге и циркулируют по сосудам на протяжении всей жизни человека. Лишь лейкоциты могут при определённых условиях (воспаление, внедрение чужеродных организмов или веществ) проникать через сосудистую стенку в межклеточное пространство.

У взрослого человека содержится от 2,5 до 7,5 литров крови (в зависимости от массы тела). У новорождённых этот объём составляет от 200 до 450 миллилитров. 

Наука изучающая строение, функции и свойства крови называется гематология.

Артерии

Самый крупный артериальный сосуд – аорта, выходящая из левого желудочка и отделённая от его полости аортальным клапаном. Аорта имеет толстую эластичную стенку, что приспосабливает её к большому объёму крови, который выбрасывается при сокращении сердца. От грудного и нижележащего брюшного отдела аорты отходят более мелкие артерии эластического типа, которые несут кровь к голове (сонные артерии), конечностям, крупным органам. 
Разветвляясь, они образуют сеть артерий мышечного типа. В их стенке мало эластических волокон и много мышечных клеток. Поэтому они слабо расширяются и хорошо сужаются. Чёткого перехода между эластическими и мышечными артериями нет. Условно границей между ними считается диаметр 10 мм.
Артерии мышечного типа ветвятся на всё более мелкие сосуды вплоть до артериол. Их стенки очень тонкие. Эти сосуды оказывают наибольшее сопротивление потоку крови, поэтому артериальное давление в них низкое. Сокращение их стенок помогает поддерживать давление крови в мышцах и других тканях на постоянном уровне без пульсовых колебаний.

Микроциркуляторное русло

Артериолы разветвляются на микроскопические сосуды – капилляры, в которых происходит обмен веществ между кровью и тканями. Размер самых мелких из них сопоставим с диаметром эритроцита. Капилляры образуют микроцикруляторное русло. Стенка капилляра состоит из эндотелиальных клеток, нередко с промежутками между ними. Капилляры могут закрываться с помощью прекапиллярного сфинктера – мышечной клетки. Они открываются, когда мышца или орган нуждаются в притоке кислорода и питательных веществ. При полном закрытии прекапиллярных сфинктеров в том или ином органе кровь может непосредственно переходить из артериол в венулы по артериовенозным анастомозам. Капиллярное русло постепенно переходит в мельчайшие венозные сосуды. 

Венозная система

Самые мелкие вены (венулы) собирают кровь из капилляров. Они имеют тонкую оболочку. Через стенки капилляров и венул могут мигрировать лейкоциты при воспалительной реакции. Венулы переходят в вены. По сравнению с артериями эти сосуды имеют более тонкие стенки и широкий неравномерный просвет. Давление в них низкое, поэтому стенки вен образуют клапаны, препятствующие обратному потоку крови. Эти сосуды хорошо растягиваются и содержат до 60% всей крови в организме. Отсюда она может быть быстро мобилизована и направлена при необходимости к мозгу, мышцам и другим важным органам. Воротная вена собирает кровь от органов желудочно-кишечного тракта, верхняя полая вена – от головы, грудной клетки, верхних конечностей. Верхняя и нижняя полые вены впадают в правое предсердие.

Лимфатическая система

Важный компонент системы кровообращения – лимфатическая система. Она включает лимфатическую жидкость, сосуды и клетки (лимфоциты, макрофаги, дендритные клетки), а также лимфатические органы (селезёнка, тимус). Лимфатические сосуды пронизывают все ткани организма, как и кровеносные. Они необходимы для всасывания жидкости из внеклеточного пространства и возвращения её в сосудистое русло. Это предотвращает её скопление в тканях. Лимфатическая система, кроме того, необходима для переноса иммунных клеток, антигенов и антител. Также она обеспечивает всасывание жиров из пищеварительного тракта и перенос их в кровоток.

Круги кровообращения

Сердечно-сосудистая система функционирует в тесной связи с дыхательной. Она доставляет к клеткам кислород и освобождает их от углекислого газа. Для эффективного выполнения такой функции кардиоваскулярная система у млекопитающих разделена на два контура – системную и лёгочную циркуляцию.
Лёгочный контур, или малый круг кровообращения, включает сердце, лёгкие, лёгочные артерии и вены. Венозная кровь из правого желудочка через пульмональный клапан попадает в лёгочную артерию. Распадаясь на мелкие ветви, она образует сеть капилляров, тесно связанных с поверхностью дыхательных пузырьков – альвеол. В альвеолы попадает вдыхаемый воздух. В стенке между капилляром и альвеолой происходит газообмен – карбоксигемоглобин эритроцитов отдаёт связанный углекислый газ, затем к гемоглобину присоединяется кислород с образованием оксигемоглобина. По системе лёгочных вен ставшая артериальной кровь проходит в левое предсердие, оттуда в левый желудочек и в системную циркуляцию.

Большой круг кровообращения начинается в левых камерах сердца, включает артерии, микроциркуляторное русло и венозную сеть. По нему богатая кислородом кровь поступает к тканям, где отдаёт кислород и уносит углекислый газ. По венам эта кровь поступает в правые отделы сердца, а оттуда – в малый круг кровообращения. Артериальная и венозная кровь в норме не смешиваются.

Особенности сердечно-сосудистой системы

Система кровообращения не статична. В ней происходят регулярные фазовые изменения, а также более длительные процессы, направленные на приспособление организма к меняющимся условиям среды.

Автоматия

Сердце – один из важнейших органов. Оно неоднократно сокращается и расслабляется в течение каждой минуты жизни, чтобы обеспечить постоянный поток крови. Этот процесс обеспечивается автоматией сердца. Это единственный орган, который активируется не нервной системой извне, а имеет собственный источник ритма – синусовый узел, который располагается в стенке самого органа. Под влиянием автоматически генерирующихся электрических импульсов формируется сердечный цикл – повторяющиеся фазы систолы и диастолы предсердий и желудочков, которые сопровождаются согласованной работой клапанного аппарата. Именно эти процессы можно услышать при аускультации сердца с помощью фонендоскопа.

Вариабельность

Сердечный ритм в норме нерегулярный. Он то замедляется, то ускоряется. Помимо дыхательной аритмии, существуют более длительные циклы изменчивости частоты сердечных сокращений, которые можно отследить в течение суток – вариабельность сердечного ритма. Она отражает влияние на работу сердца вегетативной нервной системы. Изменение вариабельности ритма сердца может быть признаком нарушения адаптации организма, недостаточной активности симпатической и парасимпатической нервной системы, хронического стресса.

Пульс

Выбрасываясь в сосудистую систему с каждой систолой желудочков, кровь вызывает колебание эластичных сосудистых стенок. Оно распространяется на крупные сосуды и формирует пульс, который можно определить при прощупывании сонной, лучевой, бедренной и других артерий. По характеристикам пульса можно сделать некоторые выводы о нарушениях сердечного ритма, состоянии кардиоваскулярной системы и всего организма.

Давление и его регуляция

Попав в циркуляцию, кровь в целом подчиняется законам гидродинамики. Однако процесс гемодинамики (движения крови) значительно сложнее. Он характеризуется такими показателями, как артериальное давление, объём циркулирующей крови, периферическое сопротивление, венозный возврат и другие. Эти показатели во многом зависят от характеристик периферических сосудов и микроциркуляторного русла. 

Кровяное давление возникает как результат давления крови на стенки сосудов. Если речь идёт об артериях, оно называется артериальным. Также выделяют капиллярное и венозное давление. Выброс крови в систолу давит на стенки аорты с величиной, равной систолическому АД (110 – 130 мм рт. ст.). В диастолу желудочков оно падает до 70 – 85 мм рт. ст. и называется диастолическим. Разница между этими значениями – пульсовое давление. Уровень артериального давления зависит от объёма и вязкости крови, а также от работы сердца и показателей периферического сосудистого сопротивления.

Так, важной регуляторной функцией обладают резистивные сосуды. Это мелкие артерии и артериолы, имеющие прекапиллярные сфинктеры. Ограничивая поступление крови в капилляры, резистивные сосуды регулируют давление в тканях и защищают микроциркуляторное русло от чрезмерного воздействия. Они регулируют периферическое сопротивление потоку крови, что приводит к его замедлению и снижению давления.

В сосудах венозной системы на уровне сердца уровень давления близок к атмосферному. Кровь движется от периферии к центру под влиянием присасывающего действия грудной клетки при дыхании, сокращения скелетных мышц, а также в результате работы клапанного аппарата вен.
Регулируют работу сосудистой системы сложные рефлекторные, гуморальные, нейроэндокринные факторы. Они могут влиять на показатели артериального давления, пульса, скорость кровотока и другие характеристики гемодинамики. На этих свойствах основано действие большого количества лекарственных препаратов, влияющих на работу сердечно-сосудистой системы.

Автор статьи: врач функциональной диагностики 
Чубейко Вера Олеговна