Как работает сердечно-сосудистая система?

Кровь и ее функции

Клетки образуют ткани. Кровь — тоже ткань, только жидкая. По особым трубочкам — кровеносным сосудам — она проникает во все уголки нашего организма. Кровь состоит из плазмы (жидкого вещества), которая, в свою очередь, состоит из воды, соли, множества белков и разнообразных клеток. Работа плазмы — переносить питательные вещества и антитела. Эритроциты — красные кровяные клетки — транспортируют кислород. Роль лейкоцитов — белых кровяных клеток — защитная: они противостоят бактериям и вирусам. Тромбоциты — кровяные пластинки — играют роль в свертывании крови.

Кровь постоянно обновляется. Эритроциты, разнообразные формы лейкоцитов и тромбоциты образуются в костном мозге — веществе, которое имеется во многих костях. Селезенка — место образования зернистых лейкоцитов, эритроцитов и моноцитов. Лимфоциты образуются в лимфатических узлах.

Продолжительность жизни клеток тоже различна. Для эритроцитов это 120 дней, для лейкоцитов — 5, для тромбоцитов — 4 дня. Лимфоциты живут от нескольких дней до нескольких месяцев.

По нашим сосудам одновременно движется примерно 3 млрд красных кровяных клеток — эритроцитов. У зрелых эритроцитов отсутствуют ядра, и они все заполнены белком гемоглобином, который переносит кислород. Именно этот белок придает крови красный цвет.

Откуда появляются синяки?

На месте ушиба повреждаются мелкие кровеносные сосуды, и кровь вытекает под кожу. Ушиб сначала приобретает красноватый цвет, затем синеет, а через несколько дней желтеет. Изменение цвета связано с разрушением и постепенным удалением красных кровяных телец.

Как заживляются раны?

Если повреждается кровеносный сосуд, кровь начинает вытекать наружу. Если кровотечение не остановить, то потеря крови может привести даже к смерти. Но в крови есть особые клетки-тромбоциты, а также белки, которые называются факторами свертывания. И поэтому, когда начинается кровотечение, к ране устремляются тромбоциты и закрывают ее. Из белка протромбина образуется тромбин, и факторы свертывания крови высвобождаются. Благодаря их воздействию белок фибриноген превращается в фибрин, а тот, в свою очередь, образует сетку из волокон. Тромбоциты, которые оказываются в этой сетке, выделяют сыворотку, под воздействием которой образуется струп.

Как работает сердечно-сосудистая система?

Сеть, которая переносит по организму кровь, носит название сердечно-сосудистой или системы кровообращения. Она действительно включает сердце и сосуды — артерии, вены, венулы и капилляры. Система кровообращения подразделяется на две части. Это, прежде всего, большой круг кровообращения, в котором кровь циркулирует от сердца по всему организму и обратно, кроме легких, отдавая кислород органам и тканям. Малый круг кровообращения — это система, в которой кровь циркулирует от сердца к легким, отдавая для выдоха углекислый газ и получая кислород, чтобы принести его к сердцу. В большом круге кровообращения богатая кислородом кровь выходит из сердца по аорте, потом по артериям и артериолам и поступает в капилляры, оттуда собирается в венулы и вены, чтобы вернуться в сердце.

В большом круге кровообращения по артериям идет кровь, насыщенная кислородом, а по венам — углекислотой. В малом круге кровообращения все получается ровно наоборот. Поэтому вены — всегда сосуды, идущие к сердцу, а артерии — от сердца.

Наш организм не может жить без движения крови. Если сердце остановится, кровь перестанет двигаться и человек умрет уже через несколько минут.

Сердце — крупный мышечный орган, который расположен в грудной полости. Оно весит примерно 300 г, при этом перекачивает по всему организму более 7000 л крови в сутки и делает это всю жизнь человека. Расслабляясь, сердце вбирает в себя кровь, а сжимаясь, выталкивает. То, что мы воспринимаем как его биение, и есть эти сокращения и расслабления. Сердце состоит из четырех камер: двух предсердий (сверху) и двух желудочков (снизу). Предсердие выталкивает кровь через клапан в желудочек, который направляет ее в аорту.

Общая протяженность всех сосудов у человека — около 100 000 км! При этом диаметр самых мелких сосудов — капилляров — не более 4 мкм.

Что такое пульс?

Стенки артерии состоят из нескольких мышечных слоев, которые проталкивают кровь с каждым ударом  сердца. Кровь поступает в артериальную сеть из левого желудочка под большим давлением. Периодическое толчкообразное расширение стенок артерий, синхронное с сокращениями сердца, получило название пульс. Его частота у взрослого человека в покое составляет в среднем 60—80 ударов в минуту, но при физических нагрузках или нездоровом состоянии она может изменяться.

Вопрос по теме

1. Где образуются и созревают клетки крови?
2. Почему в зрелых эритроцитах нет клеточных ядер?
3. Чем большой круг кровообращения отличается от малого?
4. Чем артерии отличаются от вен?

Ответы

1. Клетки крови образуются в костном мозге, селезенке и лимфоузлах.
2. Ядра в зрелых эритроцитах исчезают, чтобы оставить все пространство клетки для гемоглобина, переносящего кислород.
3. Большой круг приносит кислород к органам и тканям, а углекислый газ — к сердцу, малый круг приносит к легким углекислый газ, а к сердцу — кислород.
4. Артерии несут кровь от сердца, а вены — к сердцу, независимо от того, насыщена ли она кислородом или углекислым газом.

Понятие о кругах кровообращения

Система кровообращения состоит из двух кругов — телесного (большого) и легочного (малого). Кругом кровообращения называется система сосудов артериального, капиллярного, лимфатического и венозного типа, которая осуществляет подачу крови из сердца в сосуды и ее движение в обратном направлении. Центральным органом кровообращения является сердце, так как в нем без смешения артериальной и венозной крови перекрещивается два круга кровообращения.

Большой круг кровообращения

Большим кругом кровообращения называется система обеспечения периферических тканей артериальной кровью и ее возврата к сердцу. Он начинается от левого желудочка, откуда кровь выходит в аорту через аортальное отверстие с трехстворчатым клапаном. Из аорты кровь направляется к более мелким телесным артериям и доходит до капилляров. Это совокупность органов, образующая приводящее звено.

Здесь в ткани поступает кислород, а из них эритроцитами захватывается углекислота. Также в ткани кровь транспортирует аминокислоты, липопротеиды, глюкозу, продукты метаболизма которых выносятся из капилляров в венулы и далее в более крупные вены. Они впадают в полые вены, которые возвращают кровь непосредственно к сердцу в правое предсердие.

Правым предсердием заканчивается большой круг кровообращения. Схема выглядит так (по ходу циркуляции крови): левый желудочек, аорта, эластические артерии, мышечно-эластические артерии, мышечные артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены и полые вены, возвращающие кровь к сердцу в правое предсердие. От большого круга кровообращения питаются головной мозг, вся кожа, кости. В общем, все ткани человека питаются от сосудов большого круга кровообращения, а малый является лишь местом оксигенации крови.

Малый круг кровообращения

Легочной (малый) круг кровообращения, схема которого представлена ниже, берет начало от правого желудочка. В него кровь попадает из правого предсердия через атриовентрикулярное отверстие. Из полости правого желудочка обедненная кислородом (венозная) кровь через выходной (легочной) тракт поступает в легочной ствол. Эта артерия тоньше аорты. Она делится на две ветви, которые направляются к обоим легким.

Легкие — это центральный орган, который образует малый круг кровообращения. Схема человека, описанная в учебниках по анатомии, поясняет, что легочной кровоток нужен для оксигенации крови. Здесь она отдает углекислый газ и вбирает кислород. В синусоидальных капиллярах легких с нетипичным для тела диаметром около 30 мкм и идет газообмен.

Впоследствии кровь, насыщенная кислородом, направляется по системе внутрилегочных вен и собирается в 4 пульмональные вены. Все они прикреплены к левому предсердию и несут туда богатую кислородом кровь. На этом и заканчиваются круги кровообращения. Схема малого легочного круга выглядит так (по ходу движения крови): правый желудочек, легочная артерия, внутрилегочные артерии, легочные артериолы, легочные синусоиды, венулы, легочные вены, левое предсердие.

Особенности системы кровообращения

Ключевой особенностью системы кровообращения, которая состоит из двух кругов, является необходимость наличия сердца с двумя и более камерами. У рыб круг кровообращения один, ведь у них нет легких, а весь газообмен протекает в сосудах жабер. В итоге рыбье сердце однокамерное — это насос, проталкивающий кровь лишь в одном направлении.

У земноводных и рептилий есть органы дыхания и, соответственно, круги кровообращения. Схема их работы проста: из желудочка кровь направляется в сосуды большого круга, из артерий — в капилляры и вены. Венозный возврат к сердцу также реализован, однако из правого предсердия кровь попадает в общий для двух кругов кровообращения желудочек. Поскольку сердце у этих животных трехкамерное, то кровь из обоих кругов (венозная и артериальная) смешивается.

У человека (и млекопитающих) сердце имеет 4-камерную структуру. В нем перегородками разделены два желудочка и два предсердия. Отсутствие смешения двух видов крови (артериальной и венозной) стало гигантским эволюционным изобретением, которое обеспечило теплокровность млекопитающих.

Кровоснабжение легких и сердца

В системе кровообращения, которая состоит из двух кругов, особую важность имеет питание легкого и сердца. Это важнейшие органы, обеспечивающие замкнутость кровеносного русла и целостность дыхательной и кровеносной систем. Итак, легкие имеют в своей толще два круга кровообращения. Но их ткань питается за счет сосудов большого круга: от аорты и от внутригрудных артерий ответвляются бронхиальные и легочные сосуды, несущие кровь к паренхиме легкого. А из правых отделов орган питаться не может, хотя часть кислорода диффундирует и оттуда. Значит, большой и малый круги кровообращения, схема которых описана выше, выполняют разные функции (один обогащает кровь кислородом, а второй отправляет ее к органам, забирая деоксигенированную кровь от них).

Сердце также питается от сосудов большого круга, но находящаяся в его полостях кровь способна обеспечивать кислородом эндокард. При этом часть вен миокарда, преимущественно мелких, впадает непосредственно в камеры сердца. Примечательно, что пульсовая волна на коронарные артерии распространяется в сердечную диастолу. Потому орган кровоснабжается только тогда, когда «отдыхает».

Это интересно

Круги кровообращения человека, схема которых представлена выше в соответствующих разделах, обеспечивают и теплокровность, и высокую выносливость. Пусть человек не является тем животным, которое часто использует свою силу для выживания, но остальным млекопитающим это позволило заселить определенные ареалы обитания. Ранее они были недоступны земноводным и рептилиям, а тем более рыбам.

В филогенезе большой круг появился ранее и был характерен для рыб. А малый круг дополнил его только у тех животных, которые целиком или полностью вышли на сушу и ее заселили. С момента его появления система дыхания и кровообращения рассматриваются вместе. Они связаны функционально и структурно.

Это важный и уже нерушимый эволюционный механизм выхода из водной среды обитания и заселения суши. Потому продолжающееся усложнение организмов млекопитающих теперь направится не по пути усложнения респираторной и кровеносной системы, а по направлению усиления кислородсвязывающей функции крови и увеличения площади легких.

Сосуды в организме человека образуют две замкнутые системы кровообращения. Выделяют большой и малый круги кровообращения. Сосуды большого круга снабжают кровью органы, сосуды малого круга обеспечивают газообмен в легких.

Большой круг кровообращения: артериальная (насыщенная кислородом) кровь течет от левого желудочка сердца через аорту, далее по артериям, артериальным капиллярам ко всем органам; от органов венозная кровь (насыщенная углекислым газом) течет по венозным капиллярам в вены, оттуда через верхнюю полую вену (от головы, шеи и рук) и нижнюю полую вену (от туловища и ног) в правое предсердие.

Малый круг кровообращения: венозная кровь течет от правого желудочка сердца через легочную артерию в густую сеть капилляров, оплетающих легочные пузырьки, где кровь насыщается кислородом, далее артериальная кровь течет по легочным венам в левое предсердие. В малом круге кровообращения артериальная кровь течет по венам, венозная — по артериям. Начинается в правом желудочке и оканчивается в левом предсердии. Из правого желудочка выходит легочный ствол, несущий венозную кровь в легкие. Здесь легочные артерии распа­даются на сосуды более мелкого диаметра, переходящие в капилляры. Кровь, насыщенная кислородом, оттекает по четырем легочным венам в левое предсердие.

Кровь движется по сосудам благодаря ритмичной работе сердца. Во время сокращения желудочков кровь под давлением нагнетается в аорту и легочный ствол. Здесь развивается самое высокое давление— 150 мм рт. ст. По мере продвижения крови по артериям давле­ние снижается до 120 мм рт. ст., а в капиллярах — до 22 мм. Самое низкое давление в венах; в крупных венах оно ниже атмосферного.

Кровь из желудочков выбрасывается порциями, а непрерывность ее течения обеспечивается эластич­ностью стенок артерий. В момент сокращения желудоч­ков сердца стенки артерий растягиваются, а затем в силу эластической упругости возвращаются в исходное состояние еще до очередного поступления крови из же­лудочков. агодаря этому кровь продвигается вперед. Ритмические колебания диаметра артериальных сосу­дов, вызываемые работой сердца, называются пульсом. Он легко прощупывается в местах, где артерии лежат на кости (лучевая, тыльная артерия стопы). Считая пульс, можно определить частоту сердечных сокращений и их силу. У взрослого здорового человека в состоянии покоя частота пульса равна 60—70 ударам в минуту. При раз­личных заболеваниях сердца возможна аритмия — пе­ребои пульса.

С наибольшей скоростью кровь течет в аорте — око­ло 0,5 м/с. В дальнейшем скорость движения падает и в артериях достигает 0,25 м/с, а в капиллярах — прибли­зительно 0,5 мм/с. Медленное течение крови в капилля­рах и большая протяженность последних благоприятст­вуют обмену веществ (общая длина капилляров в орга­низме человека достигает 100 тыс. км, а общая поверх­ность всех капилляров тела — 6300 м²). Большая раз­ница в скорости течения крови в аорте, капиллярах и венах обусловлена неодинаковой шириной общего сече­ния кровяного русла в его различных участках. Самый узкий такой участок — аорта, а суммарный просвет капилляров в 600—800 раз превышает просвет аорты. Этим объясняется замедление тока крови в капил­лярах.

Импульсы, идущие по этим нервным волокнам, возника­ют в сосудодвигательном центре продолговатого мозга. При обычном состоянии организма стенки артерий несколько напряжены и их просвет сужен. Из сосудо-двигательного центра по сосудодвигательным нервам непрерывно поступают импульсы, которые и обусловли­вают постоянный тонус. Нервные окончания в стенках сосудов реагируют на изменения давления и химическо­го состава крови, вызывая в них возбуждение. Это возбуждение поступает в центральную нервную систе­му, результатом чего служит рефлекторное изменение деятельности сердечно-сосудистой системы. Таким об­разом, увеличение и уменьшение диаметров сосудов происходит рефлекторным путем, но тот же эффект мо­жет возникнуть и под влиянием гуморальных факто­ров — химических веществ, которые, находятся в крови и поступают сюда с пищей и из различных внутренних органов. Среди них имеют значение сосудорасширя­ющие и сосудосуживающие. Например, гормон гипо­физа — вазопрессин, гормон щитовидной железы — тироксин, гормон надпочечников — адреналин сужива­ют сосуды, усиливают все функции сердца, а гистамин, образующийся в стенках пищеварительного тракта и в любом работающем органе, действует противоположно: расширяет капилляры, не действуя на остальные сосуды. Значительный эффект на работу сердца оказывает изменение содержания в крови калия и каль­ция. Повышение содержания кальция увеличивает частоту и силу сокращений, повышает возбудимость и к проводимость сердца. Калий вызывает прямо противоположное действие.

Рисунок – Схема кровообращения (артериальная кровь изображена крас­ным цветом, венозная — синим, лимфатические сосуды — жёлтым):

1 — аорта; 2 — лёгочная артерия; 3 — лёгочная вена; 4 — лимфати­ческие сосуды;

5 — артерии кишечника; 6 — капилляры кишечника; 7 — воротная вена; 8 — почечная вена; 9 — нижняя и 10 — верхняя полые вены.

Здесь он соединяется с гемоглобином. Кровь становится артериальной: гемоглобин вновь превращается в оксигемоглобин и кровь меняет цвет — из темной становится алой. Артериальная кровь по лёгочным венам возвращается к сердцу. От левого и от правого легких к левому предсердию направляются по две лёгочные вены, несущие артериальную кровь. В левом предсердии малый круг кровообращения заканчивается. Кровь переходит в левый желудочек, и далее начинается большой круг кровообращения. Так каждая капля крови последовательно проходит сначала один круг кровообращения, потом другой.

Кровообращение в сердце относится к большому кругу. От аорты к мышцам сердца отходит артерия. Она опоясывает сердце в виде венца и поэтому называется венечной артерией. От неё отходят более мелкие сосуды, разбиваясь на капиллярную сеть. Здесь артериальная кровь отдаёт свой кислород и поглощает углекислый газ. Венозная кровь собирается в вены, которые сливаются и несколькими протоками впадают в правое предсердие.

Отток лимфы уносит из тканевой жидкости всё, что образуется в процессе жизнедеятельности клеток. Здесь и попавшие во внутреннюю среду микроорганизмы, и отмершие части клеток, и другие ненужные организму остатки. Кроме того, в лимфатическую систему попадают некоторые питательные вещества из кишечника. Все эти вещества попадают в лимфатические капилляры и направляются в лимфатические сосуды. Проходя через лимфатические узлы, лимфа очищается и, освобожденная от посторонних примесей, впадает в шейные вены.

Таким образом, наряду с замкнутой кровеносной системой существует незамкнутая лимфатическая система, которая позволяет очищать межклеточные промежутки от ненужных веществ.