Сосудистая система
Строение и функции кровеносных сосудов
Кровеносные сосуды подразделяются на артерии, капилляры и вены (рис.).
Артерии — сосуды, несущие кровь от сердца к органам и тканям тела. Стенка артерии, как и сердца, состоит из трех оболочек. Наружная соединительнотканная оболочка придает артериям прочность. Средняя оболочка состоит из эластических волокон и хорошо развитого слоя гладких мышечных клеток, расслабление или сокращение которых меняет внутренний диаметр сосуда. Этим обеспечивается регуляция доставки необходимого количества крови к тканям и органам. Внутренняя оболочка образована одним слоем плоских клеток — эндотелием — и соединительной тканью. Внутренняя оболочка, так же, как и наружная, придает артериям прочность.
Артерии, многократно разветвляясь, образуют все более мелкие сосуды — артериолы, которые тоже способны изменять свой просвет. Самые мелкие артериолы переходят в капилляры.
Капилляры — тончайшие сосуды, проникающие практически во все органы и пилляров составляет около 150 млрд. Их общая длина достигает 100 тыс. км, т.е. они могут 2,5 раза опоясать Земной шар по экватору.
В капиллярах решается ключевая задача кровообращения: происходит обмен различных веществ и газов между кровью и тканевой жидкостью. Эти процессы возможны потому, что стенки капилляров представлены одним слоем неплотно примыкающих друг к другу клеток (эндотелием). Такое строение, благоприятное для обменных процессов, сделало капилляры неспособными активно менять свой внутренний диаметр.
Проходя через капилляры, кровь в результате диффузии отдает кислород и питательные вещества и обогащается углекислым газом и конечными продуктами обмена веществ. Так как проницаемость стенок капилляров неодинакова для различных веществ, тканевая жидкость по своему составу отличается от плазмы крови. В ней практически отсутствует белок, в то время как в крови его содержание составляет приблизительно 6—8 %.
Как правило, в органах все капилляры заполнены кровью, но движется она не во всех капиллярах одновременно. Они работают по очереди. При необходимости число «рабочих» капилляров может возрасти за счет их включения в кровоток.
Из капилляров кровь поступает в венулы — мелкие вены. Стенки капилляров и венул имеют сходное строение. Следовательно, функция венул — не только отведение крови от органов, но и участие в обмене веществ между кровью и тканевой жидкостью. Такое строение стенок сосудов решает важнейшую проблему — обеспечивает все клетки организма необходимыми для жизнедеятельности продуктами и уносит от них ненужные вещества.
Из венул кровь собирается в более крупные кровеносные сосуды — вены, которые несут насыщенную углекислым газом и продуктами обмена веществ кровь (венозную) от органов и тканей к сердцу (исключая легочные вены, которые несут артериальную кровь). Как правило, количество вен превосходит количество приносящих артерий, что улучшает отведение крови от органов. В венозном русле находится 2/3 объема всей циркулирующей крови. Такая организация кровеносного русла позволяет быстро осуществлять усиление кровоснабжения или перераспределение крови: направлять кровь в необходимом объеме к тому или иному органу (за счет увеличения притока венозной крови к сердцу или снижения кровоснабжения других органов).
Стенки вен значительно тоньше и эластичнее стенок артерий. Их мышечный слой развит относительно слабо, а иногда и вовсе отсутствует. В некоторых венах (например, в венах нижних конечностей) есть карманоподобные клапаны, препятствующие обратному току крови.
Большой и малый круги кровообращения
У млекопитающих, в том числе и у человека, движение крови происходит по двум замкнутым системам сосудов, каждая из которых соединена с сердцем, — большому (системному) и малому (легочному) кругам кровообращения (рис.).
Кровь, циркулирующая по большому кругу кровообращения, снабжает все клетки тела кислородом и питательными веществами и обеспечивает выведение из них углекислого газа и других продуктов распада.
Начинается большой круг кровообращения от левого желудочка сердца самой крупной артерией — аортой. Она идет вверх, образуя дугу, и затем спускается вниз вдоль позвоночного столба. От дуги аорты под высоким давлением кровь поступает в крупные артерии. Они несут кровь к голове и верхним конечностям. Ниже от дуги аорты отходят крупные артерии, снабжающие кровью туловище, внутренние органы и нижние конечности.
Задача артерий — распределение крови между отдельными частями нашего тела. Их количество и диаметр определяются уровнем активности того или иного органа. Как вы уже знаете, разветвляясь, артерии образуют обширные сети капилляров. Давление в капиллярах относительно постоянно, что и обеспечивает необходимые условия для реализации их основ -ной задачи — доставки соответствующих веществ к тканям. В области капилляров кровь утрачивает кинетическую энергию, и ее возврат к сердцу требует особых приспособлений. Продвижению крови к сердцу способствуют: перепад давления в грудной полости при дыхании, тонус скелетных мышц и клапанный аппарат вен.
Заканчивается большой круг кровообращения верхней и нижней полыми венами, впадающими в правое предсердие (здесь самое низкое давление крови). По верхней полой вене к сердцу притекает кровь от головы, шеи и верхних конечностей, а нижняя полая вена несет в сердце кровь от туловища, органов брюшной полости и нижних конечностей.
В состоянии покоя кровь преодолевает путь от аорты до нижней полой вены за 27—35 с. При увеличении частоты сердечных сокращений это время снижается.
Историческая справка. В 1628 г. выдающийся английский ученый В. Гарвей (1578—1657) выпустил книгу «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», в которой впервые была объяснена циркуляция крови в замкнутой системе кровообращения. В опытах на собаках было установлено, что двигателем крови является сердце. Во времена В. Гарвея не только церковь, но и его коллеги утверждали, что «деятельность сердца может быть известна только одному Богу». Вместо туманных размышлений о сердце как источнике жизненного огня ученый привел экспериментально обоснованные доказательства, согласно которым сердце, перекачивая кровь, заставляет ее двигаться по кругу. Замкнутость кровообращения Гарвей объяснял соединением артерий и вен посредством мелких, неразличимых невооруженным глазом трубочек (капилляров), которые были открыты лишь после его смерти итальянским ученым М. Мальпиги.
Из правого предсердия венозная кровь попадает в правый желудочек. Из него кровь выталкивается в легочный ствол, который делится на две легочные артерии, входящие в легкие. Это малый круг кровообращения. В легочных артериях давление значительно ниже, чем в аналогичных артериях большого круга кровообращения. Войдя в легкие, они ветвятся на артериолы все меньшего диаметра вплоть до капилляров. Проходя через капилляры легких, кровь в результате диффузии теряет СО2 и насыщается кислородом (превращается в артериальную). Как и в большом круге кровообращения, капилляры сливаются в венулы, которые, в свою очередь, формируют вены, и, наконец, по легочным венам артериальная кровь попадает в левое предсердие сердца. Время пребывания крови в малом круге кровообращения значительно меньше, чем в большом, и давление в капиллярах ниже. Такой режим оптимален.