7.1. Сердечно-сосудистая система

Многообразные функции крови осуществляются в организме, благодаря ее движению. На это направлена вся основная деятельность органов кровообращения - сердца и сосудов.

Сердце представляет собой полый мышечный орган, благодаря ритмическому сокращению которого, осуществляется перекачивание крови в артерии. В процессе эволюции сердце возникло в связи с появлением хорошо развитой кровеносной системой. У позвоночных животных и человека кровеносная система замкнутая.

А. Строение сердца. Сердце расположено асимметрично за грудиной в средостении, 2/3 его находится в левой части грудной клетки, 1/3 в правой. Оно имеет форму конуса. Закругленная верхушка сердца обращена вниз, влево и вперед и упирается в левое межреберье. Своим основанием сердце обращено к позвоночнику.

Стенка сердца состоит из трех оболочек:

1. Эпикард – серозная оболочка

2. Миокард – толстая мышечная оболочка.

3. Эндокард – соединительнотканная оболочка, покрытая плоским эпителием.

Эпикард (наружная оболочка) – тонкий, покрывающий сердечную мышцу слой, являющийся продолжением околосердечной сумки (ее внутренний листок).

Миокард (средняя оболочка) – это особая поперечнополосатая мышца. В предсердиях он состоит из двух слоев: внутреннего, образующего правое и левое предсердия, и наружного, покрывающего оба предсердия.

Миокард желудочков состоит из трех слоев: наружного, среднего и внутреннего. Наружный мышечный слой начинается от атриовентрикулярной границы: от корней аорты и легочных артерий его волокна идут продольно к верхушке сердца, где образуют завиток, и продолжаются во внутренний мышечный слой, выстилающий полость желудочков. Средний слой миокарда образован кольцевыми мышечными волокнами, расположенными отдельно в правом и левом желудочках. Особенно сильно миокард развит в левом желудочке.

Сердце окружено околосердечной сумкой, или перикардом. Полость, образованная околосердечной сумкой, заполнена серозной жидкостью, которая выполняет роль смазки и облегчает движение сердца при сокращении. Перикард ограничивает растяжение сердечной мышцы. В перикарде расположены рецепторы, импульсы от которых способствуют приспособлению сердца к различным видам деятельности организма.

Мощной мышечной перегородкой сердце разделено на правую и левую части. В правую половину сердца впадают сосуды, приносящие венозную кровь, в левую половину впадают легочные вены, приносящие артериальную кровь. Каждая половина сердца состоит из двух камер: предсердия и желудочка. Между предсердиями и желудочками имеются отверстия, снабженные справа трехстворчатым клапаном, а слева двухстворчатым клапаном. Предсердно-желудочковые клапаны называются атриовентрикулярными. Они могут открываться только в сторону желудочков. В сторону предсердий им не позволяют открываться сухожильные нити, прикрепленные к краям этих клапанов и сосочковым мышцам стенки желудочков. В устье аорты и легочного ствола имеются полулунные клапаны (по три в каждом из сосудов), закрывающих путь крови в обратном направлении из артерии в сердце. Таким образом, благодаря клапанам, кровь течет только в одном направлении. Односторонность тока крови обеспечивается еще и последовательным сокращением отделов сердца.

Б. Свойства сердечной мышцы Сердечная мышца как по строению, так и по свойствам отличается от других мышц тела. Клетки сердечной мышечной ткани - миоциты – почти прямоугольной формы. В периферической части цитоплазмы этих клеток особенно густо располагаются миофибриллы толщиной 1-3 мк. Миофибриллы располагаются строго прямолинейно и состоят из более мелких структур – тонких (актиновые нити) и толстых (миозиновые нити) протофибрилл, которые создают, так же как и в поперечнополосатой скелетной мышце, поперечную исчерченность. Отличительная особенность миоцитов заключается в том, что цитоплазматическая сеть у них развита слабее, чем в скелетной мышце. В сердечной мышце саркоплазматический ретикулум сильнее выражен в волокнах, обладающих наибольшей частотой сокращения.

В сердечной мышце своеобразны контакты между двумя миоцитами – они представлены вставочными дисками, или десмосомами, в которых содержится большое количество ферментов, обеспечивающих высокий уровень энергетических процессов. В миоцитах в 5 раз больше митохондрий, чем в скелетных мышцах. Это связано с высоким уровнем обмена в сердечной мышце.

В сердце находятся также атипичные миоциты, которые располагаются группами (узлами) и образуют проводящую систему сердца. Атипичные миоциты по своей структуре близки к эмбриональным мышечным клеткам и отличаются от миоцитов сердечной мышцы более крупными размерами ядра и самой клетки, меньшим содержанием миофибрилл и большим содержанием саркоплазмы. Их миофибриллы не имеют строгой ориентации, часто перекрещиваются друг с другом. В узлах проводящей системы, помимо миоцитов, содержится много нервных клеток и волокон, которые образуют ганглиозную нервную сеть.

Проводящая система сердца человека представлена тремя основными узлами. Синусно-предсердный (синоатриальный или по имени исследователей – узел Кис-Флака), расположен под эпикардом в правом предсердии у места впадения верхней полой вены. От него отходит вырост, осуществляющий функциональную связь синоатриального узла со вторым узлом проводящей системы – атриовентрикулярным, или предсердно-желудочковым (или Ашофф-Товара), который расположен в правом предсердии около атриовентрикулярной перегородки и перегородки, разделяющей предсердия. Атриовентрикулярный узел переходит в пучок Гиса, начало которого располагается в верхней части межжелудочковой перегородки и называется общей ножкой пучка Гиса. Здесь же она делится на две ветви – правую и левую ножки пучка Гиса, которые соответственно, направляются к мышцам правого и левого желудочков. Окончательные разветвления в виде волокон Пуркинье контактируют с мышечными волокнами миокарда.

Сердце, удаленное из тела животного и помещенное в определенные условия, может длительное время ритмически сокращаться. Это свойство сердечной мышцы называется автоматией. Автоматией называют способность клетки, ткани, органа возбуждаться без участия внешнего стимула, под влиянием импульсов возникающих в них самих.

Различные отделы сердца обладают разной способностью к автоматии. Самой высокой автоматией обладает синоатриальный узел. От его активности зависит частота сердечных сокращений, в связи с чем его называют ведущим узлом сердца или водителем ритма.

Меньшей способностью к автоматии обладает атриовентрикулярный узел и еще меньшей - пучок Гиса. Способность сердца к автоматии уменьшается по мере удаления от синоатриального узла. Эта особенность была отмечена Гаскеллом и названа им законом градиента сердца.

В нормальных условиях жизнедеятельности организма проявляется автоматия только синоатриального узла и ему подчинены все другие отделы сердца, их автоматия подавляется водителем ритма сердца.

В. Сердечный цикл. Сердце работает ритмично, сокращение сердечной мышцы (систола от греч. systello – стягивать) чередуется с расслаблением (диастола от греч. diastello – расширять.)

Сердечный цикл включает в себя три основные фазы:

1.) систола предсердий,

2.) систола желудочков,

3.) диастола сердца.

Когда кровь поступает в предсердия, мышца всего сердца расслаблена и находится в состоянии покоя. Из полых вен венозная кровь попадает в правое предсердие, а легочные вены приносят артериальную кровь к левому предсердию. Оба предсердия постепенно заполняются кровью. Створчатые клапаны при этом открыты, и кровь без задержки перетекает в желудочки. В следующий момент происходит систола обоих предсердий, - их стенки напрягаются, кольцевые пучки миокарда смыкают отверстия полых и легочных вен, давление в предсердиях возрастает, кровь через атриовентрикулярные отверстия энергично выжимается в соответствующие желудочки. Стенки желудочков в этот момент расслаблены, а полости расширены, Систола предсердий продолжается около 0,1 с и наслаивается на окончание диастолы желудочков.

Систола желудочков начинается также с периода напряжения миокарда. Период напряжения продолжается в среднем 0,08 с. Его можно разделить на два этапа. В течение 0,05 с напряжение охватывает всю желудочковую мышцу, но это еще не приводит к возрастанию давления в камерах сердца (фаза асинхронного сокращения), за оставшиеся 0,03 с в полостях желудочков происходит увеличение давления до значительных величин (фаза изометрического сокращения).

Под давлением крови, заполняющей желудочки, створчатые клапаны закрываются. Натяжение сухожильных нитей не позволяет клапанам прогнуться в сторону предсердий. Поэтому кровь не может вернуться обратно в предсердия. В результате сокращения желудочков в их полостях нарастает давление крови. Когда оно становится выше, чем давление в аорте и легочной артерии, открываются полулунные клапаны и кровь поступает в большой и малый круги кровообращения. Период сокращения всего миокарда желудочков продолжается 0,25 с, т.е. совершается собственно систола желудочков. За половину этого времени (0,13 с) давление нарастает до 200 мм рт.ст. в левом и до 60 мм рт.ст. в правом желудочках. Это приводит к лавинообразному изгнанию крови в аорту и легочный ствол (фаза быстрого изгнания), Остаток крови выбрасывается из сердца за оставшееся время уже под меньшим давлением (фаза медленного изгнания). При этом предсердия уже расслаблены и начинают принимать кровь из вен, т.е. систола желудочков наслаивается на диастолу предсердий. Далее миокард желудочков расслабляется и наступает общая диастола сердца (0,47 с).

Г. Круги кровообращения.. Движение крови по сосудам. Только находясь в постоянном движении, кровь может выполнять свои функции. Непрерывность тока крови поддерживается органами кровеносной системы, которая состоит из сердца и сосудов.

Кровеносные сосуды образуют замкнутую, сильно разветвленную систему трубок. В этой системе различают артерии, вены и капилляры.

Артерии представляют собой толстостенные сосуды, по которым кровь течет по направлению от сердца и распределяется между всеми органами. В стенках артерий различают три слоя. Внутренний слой состоит из эпителия и соединительной ткани, средний – из гладких мышечных волокон и наружный – из соединительной ткани, которая богата эластичными волокнами.

Различают артерии эластического типа, в средней оболочке которых преобладают эластические волокна (аорта, легочная артерия), и артерии мышечного типа, в которых больше гладких мышечных волокон.

По артериям кровь течет под большим давлением. Гладкомышечные волокна, сокращаясь и расслабляясь, суживают и расширяют артерии и таким образом регулируют ток крови в них. Эластические волокна придают артериям упругие свойства. Упругость аорты и других артерий имеет большое значение для движения крови. Левый желудочек при сокращении выталкивает под высоким давлением крови больше, чем ее оттекает из аорты в артерии. При этом стенки аорты растягиваются, и она вмещает всю кровь, выброшенную желудочком. Когда желудочек расслабляется, давление в аорте падает, а ее стенки, благодаря упругим волокнам немного спадаются. Избыток крови, содержащийся в растянутой аорте, проталкивается из аорты в артерии, хотя из сердца в это время кровь не поступает. Таким образом, благодаря упругим свойствам аорты движение крови становится непрерывным.

Упругость артерий обеспечивает еще одно физическое явление. Механический толчок от выброса крови из левого желудочка вызывает колебания по всей системе, которые распространяются гораздо быстрее тока крови. Эти колебания можно ощутить на участках тела, где артерии подходят близко к коже (запястья, виски, шея). Это артериальный пульс.

В отличие от артерий вены не разносят, а собирают кровь из органов и несут их к сердцу. Средняя (мышечная) оболочка в венах тоньше, чем в артериях, а внутренняя соединительнотканная образует клапаны, имеющие вид кармашков. Они препятствуют обратному току крови. Давление крови в венах очень низкое, поэтому стенки вен могут легко спадаться. Большое значение для движения крови по венам имеют прилегающие ткани, особенно мышцы, которые, сокращаясь и расслабляясь, сжимают или растягивают вены. Это способствует движению крови по венам. Кроме того, движению крови к сердцу способствует растяжение полых вен в грудной клетке при вдохе.

Капилляры – самые мелкие кровеносные сосуды, связывающие артериальную и венозную части. Основная функция капилляров - обеспечение обмена газами и, питательными веществами между кровью и тканями. Стенки капилляров состоят из одного слоя эндотелиальных клеток, между которыми располагаются особые сократительные клетки Руже, имеющие звездчатую форму.

Кровеносную систему принято делить на два круга кровообращения. Каждый круг начинается артериальным сосудом от желудочка и заканчивается венозными сосудами в противоположном предсердии.

Большой круг кровообращения. Из левого желудочка сердца кровь поступает в самую крупную артерию, которая называется аортой. Вблизи сердца аорта образует изгиб – дугу аорты. Аорта идет вниз в грудной, а затем в брюшной полости.

От самого начала аорты отделяются две венечные артерии, которые разветвляются в самом сердце. Кровь, текущая по этим артериям, приносит питание сердечной мышце. От дуги аорты отходят три больших артерии, несущие кровь к голове, шее и верхним конечностям.

Нисходящая часть аорты, проходя через полость тела, дает артерии к мышцам и внутренним органам. На уровне 4-го поясничного позвонка аорта распадается на две крупные артерии, которые идут к нижним конечностям.

Войдя в орган, артерии делятся на более мелкие сосуды – артериолы, которые переходят, наконец, в густую сеть капилляров.

Из капилляров кровь собирается в небольшие вены, которые, сливаясь друг с другом, образуют крупные вены, обычно лежащие рядом с артериями. Вены головы, шеи и верхних конечностей образуют верхнюю полую вену. Вены остальных частей тела впадают в нижнюю полую вену. Эти две самые крупные вены входят в правое предсердие. Сюда же открываются своими отверстиями венечные вены, несущие кровь от стенки сердца.

Часть кровеносной системы, которая начинается от левого желудочка аортой и заканчивается впадающими в правое предсердие полыми венами, называется большим кругом кровообращения.

Малый круг кровообращения. Из правого предсердия кровь поступает в правый желудочек, из которого она выбрасывается в легочную артерию. Эта артерия делится на две ветви. Одна из них идет к правому, а другая к левому легкому. В легких артерии ветвятся, образуя густую сеть капилляров. От капилляров начинаются мелкие вены, которые путем слияния образуют четыре легочные вены, впадающие в левое предсердие.

Часть кровеносной системы, которая начинается выходящей из правого желудочка легочной артерией и заканчивается впадающими в левое предсердие легочными венами, называется легочным или малым кругом кровообращения.

Кровоснабжение сердца осуществляется собственными артериями, которые начинаются от устья аорты (на уровне полулунных клапанов). В толще сердечной мышцы они распадаются на капилляры, которые затем собираются в венулы, потом в вены, которые впадают в венозный синус, открывающийся в правое предсердие.

Д. Регуляция деятельности сердца. Влияния нервной системы для сердца не имеют пускового действия. Обладая автоматией, сердце сокращается без воздействия внешних раздражителей. Но, тем не менее, влияния нервной системы на сердце очень важны и существенны. Благодаря им деятельность сердца меняется в зависимости от состояния организма.

Сердце иннервируется вегетативными нервами: парасимпатическим (блуждающим) и симпатическим. Центр блуждающего нерва находится в продолговатом мозге. Симпатический нерв отходит от шейного и верхнего грудного симпатических узлов. Влияние блуждающего нерва: уменьшение ЧСС, уменьшение амплитуды сокращений миокарда, снижение проводимости и возбудимости, при сильном раздражении - остановка сердца. Действие симпатического нерва противоположно влиянию блуждающего нерва (усиливающее и ускоряющее). Центры парасимпатического и симпатического нервов в обычных, нормальных условиях находятся в состоянии непрерывного возбуждения под влиянием поступающих к ним импульсов. Рефлекторные воздействия на деятельность сердца наблюдаются под влиянием не только внешних воздействий, но и изменений происходящих в организме. Кора головного мозга контролирует работу сердца. Это доказывается выработкой условных рефлексов, связанных с изменением деятельности сердца (например, у спортсменов перед стартом наблюдается условнорефлекторное усиление и учащение работы сердца).

На деятельность сердца влияют также гормоны и соли, находящиеся в крови. Гормон адреналин действует подобно симпатической нервной системе, а нейромедиатор ацетилхолин - подобно парасимпатической системе (блуждающему нерву). На работу сердца действуют ионы калия (при повышении концентрации – торможение работы), а также ионы кальция (при повышении концентрации усиливают работу). Гуморальное влияние тесно связано с деятельностью нервной системы и обуславливаются в итоге работой коры больших полушарий.

Е. Возрастные особенности сердечно-сосудистой системы. У человеческого эмбриона сердце первоначально имеет вид простой трубки. В дальнейшем оно в основных чертах схоже с сердцем рыб и состоит из венозного синуса одного предсердия, одного желудочка и артериального конуса. Формирование четырех камер происходит на втором месяце формирования зародыша.

У плода кровь из правого предсердия через овальное отверстие частично попадает в левое предсердие, а затем в левый желудочек и аорту. При сокращении правого желудочка через легкие проходит незначительное количество крови, так как в сосудах легких большое сопротивление. Поэтому большая часть крови из легочного ствола через открытый артериальный проток (боталлов проток) проникает в аорту. С рождением ребенка, с первым вдохом кровеносные сосуды легких расширяются, в них падает сопротивление току крови и поступление крови в аорту через боталлов проток прекращается, закрывается и зарастает клапан овального отверстия. Так как из легких в левое предсердие поступает большое количество крови, повышается давление в нем, клапан овального отверстия прижимается к правому предсердию. Связь между левой и правой половиной сердца полностью прекращается.

Акт рождения ребенка характеризуется переходом его к совершенно иным условиям существования. Изменения, наступающие в сердечно-сосудистой системе, связаны, прежде всего, с включением легочного дыхания. В момент рождения система кровообращения ребенка приобретает все черты ее строения у взрослого человека.

Сердце новорожденного отличается от сердца взрослого человека по форме, относительной массе и расположению. Оно имеет почти шаровидную форму, его ширина несколько больше длины, Стенки левого и правого желудочков одинаковы по толщине.

У новорожденного сердце располагается высоко из-за высокого положения свода диафрагмы. К концу первого года жизни в связи с опусканием диафрагмы и изменением положения тела (ребенок стоит, сидит, ходит), сердце занимает косое положение. К концу пятого года жизни верхушка сердца смещается к пятому левому межреберью. У десятилетнего ребенка границы сердца такие же, как у взрослого. Левый желудочек выполняет большую работу, чем правый. В связи с этим усиленно развивается мышца левого желудочка и к шести месяцам соотношение между толщиной стенки левого и правого желудочка становится такой же, как у взрослого человека – 1:2,11.

Масса сердца новорожденного составляет 0,89 % от общей массы тела, а у взрослого этот процент колеблется от 0,48 до 0,52 %.

Частота сердечных сокращений у новорожденного составляет 120 - 140 ударов в минуту, что связано с высоким уровнем обмена и отсутствием влияния блуждающего нерва. С возрастом частота сердечных сокращений уменьшается и у подростков она приближается к величине взрослых. ЧСС у годовалого ребенка составляет 120-130 уд./ин, в 5 лет – 98-103 уд/мин, в 7 лет 85-90 уд/мин, в 15 лет 76-80 уд/ин, у взрослых 70-72 уд/мин.

Уменьшение числа сердечных сокращений с возрастом связано с влиянием блуждающего нерва на сердце. Отмечены половые различия в частоте сердечных сокращений: у мальчиков она реже, чем у девочек такого же возраста.

Характерная особенность деятельности сердца ребенка - наличие дыхательной аритмии: в момент вдоха наступает учащение ритма сердечных сокращений, а во время выдоха - замедление. Продолжительность систолы у детей меньше, чем у взрослых. С возрастом увеличивается систолический объем сердца.

Ударный объем крови у новорожденного - 2,5 мл, у ребенка 1 года - 10,2 мл, у 7 летнего - 23 мл, у 12 летнего - 41 мл, у взрослого - 60 мл.

Систолическое давление у ребенка 1 года - 85 мм рт.ст., у ребенка 5 лет - 90 мм рт.ст., у 10-летнего - 100 мм рт.ст., у подростка 15 лет - 118 мм рт.ст, у взрослого - 120-135 мм рт.ст.

У детей средняя продолжительность тонов сердца значительно меньше, чем у взрослых. У детей особенно часто выслушивается третий тон в фазе диастолы, совпадающий с периодом быстрого наполнения желудочков.

Диспропорция между ростом сердца и аорты и ростом всего тела приводит к появлению функциональных шумов. Частота функциональных шумов первого тона: у 10-12 % дошкольников и у 30 % младших школьников. В период полового созревания она доходит до 44-51 %. Затем число систолических шумов с возрастом снижается.