20.2. Свойства стенок и изменения диаметра сосудов Строение стенок сосудов

Все кровеносные сосуды выстланы изнутри слоем эндотелия, непосредственно прилегающим к просвету сосуда. Эндотелий обычно построен из одного слоя плоских клеток (около прекапиллярных сфинктеров и в области артериовенозных анастомозов имеется многослойный эпителий). Эндотелий образует гладкую внутреннюю поверхность сосуда; если эта поверхность не повреждена, она препятствует свертыванию крови.

Помимо эндотелия во всех сосудах, кроме истинных капилляров, имеются следующие образования: 1) эластические волокна; 2) коллагеновые волокна; 3) гладкомышечные волокна. Количество этих волокон в разных сосудах различно.

Эластические волокна, особенно волокна внутренней оболочки (интимы), образуют относительно густую сеть. Они легко могут быть растянуты в несколько раз. Эти волокна создают эластическое напряжение, противодействующее кровяному давлению, растягивающему сосуд. На создание такого напряжения не расходуется энергия биохимических процессов.

Коллагеновые волокна средней и наружной оболочек образуют сеть, оказывающую растяжению сосуда гораздо

большее сопротивление, чем эластические волокна. Коллагеновые волокна относительно свободно располагаются в стенке сосуда и иногда образуют складки. В связи с этим они противодействуют давлению только тогда, когда сосуд растянут до определенной степени.

Веретенообразные гладкомышечные клетки (диаметром около 4,7 мкм, длиной около 20 мкм) соединены друг с другом и с эластическими и коллагеновыми волокнами. Главная функция гладкомышечных клеток состоит в создании активного напряжения сосудистой стенки (сосудистого тонуса) и в изменении величины просвета сосудов в соответствии с физиологическими потребностями. Гладкие мышцы кровеносных сосудов иннервируются волокнами вегетативной нервной системы.

Трансмуральное давление, диаметр сосудов и напряжение в стенке

Трансмуральное давление и диаметр сосудов.

Трансмуральным давлением называют разность давлений между внутренней и наружной поверхностями стенки сосуда (Р, = Р_в — Р_н). Поскольку сосудистая стенка эластична, изменения трансмурального давления сопровождаются соответствующими изменениями диаметра и степени растяжения сосуда.

В большинстве органов внешнее давление (т.е. давление на сосуды со стороны окружающих тканей) невелико, поэтому трансмуральное давление фактически равно внутрисосудистому. Однако в некоторых особых случаях внутрисосудистое давление может оставаться постоянным, а трансмуральное-претерпевать значительные изменения из-за местных колебаний экстрамурального давления (это касается в особенности вен с их легко деформируемыми стенками). В таких ситуациях просвет сосудов меняется, и это влияет на их емкость и скорость кровотока.

Трансмуральное давление и напряжение в стенке

сосуда. Растягивающее давление, действующее на стенки сосуда, создает в них противоположно направленное тангенциальное напряжение (Т). Это напряжение зависит не только от трансмурального давления, но также от внутреннего радиуса (г_в) и толщины стенок (h). Напряжение, проинтегрированное для всей толщины стенки (T_h). можно рассчитать исходя из видоизмененного уравнения Лапласа:

(14)

На рис. 20.5 приведены все факторы, учитываемые в данном уравнении. Трансмуральное давление направлено таким образом, что, если бы сосуд был разделен на две половины продольным разрезом, эти половины расходились бы под действием силы, равной F_pt = 2 · r_B · L · Р_t. В норме эта сила уравновешена противодействующей силой, создающейся в стенках: F_th = 2h · L · T_h. Как тангенциальное напряжение в стенке, так и трансмуральное давление имеют размерность силы, отнесенной к единице

504 ЧАСТЬ V. КРОВЬ И СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ

Рис. 20.5. Схема соотношения трансмурального давления и тангенциального напряжения в кровеносном сосуде цилиндрической формы. Рв-внутрисосудистое давление; Рв-давление снаружи сосуда; г.-внутренний радиус; h-толщина стенки; Т-тангенциальное напряжение в стенке сосуда. Если бы в стенке сосуда был произведен продольный разрез, то края этого разреза разошлись бы под действием силы Τ

поверхности, и служат мерой напряжения, испытываемого структурами сосудистой стенки. При данном давлении это напряжение будет тем больше, чем больше радиус сосуда и меньше толщина его стенки. В табл. 20.1 приведены значения напряжения в стенках различных сосудов. Эти значения рассчитаны для более простых, чем реальные, условий: 1) не учтены градиенты давлений (приняты средние давления для сосудов каждого типа с различным радиусом), 2) в некоторых случаях соотношение между внутренним радиусом и толщиной стенки широко варьирует. Из таблицы видно, что по мере удаления от аорты и крупных артерий к артериолам и более дистальным сосудам напряжение в стенке значительно снижается. Благодаря этой закономерности -низкому напряжению в стенке сосудов с малым радиусом-капилляры, состоящие всего из одного слоя клеток, не разрываются под действием растягивающей силы, обусловленной давлением крови. Мелкие сосуды обладают еще одной особенностью: когда в результате сокращения гладких мышц их радиус снижается, напряжение в их стенке, будучи небольшим уже в состоянии покоя, еще сильнее уменьшается. Это связано не только с уменьшением радиуса сосуда, но и с одновременным утолщением его стенки. В связи с этим неудиви-

Таблица 20.1. Значения трансмурального давления (Р) и тангенциального напряжения (Т) в различных сосудах [4.6]
Сосуды	r (в), м	r/h	Ρ, кПа	Τ, кПа
Аорта	12-10—3	8	13,3	106
Артерии	0,5-3-10—3	3-7	11,0	33-77
Артериолы	10-100-10—6	1-5	7,0	7-35
Капилляры	3-10—6	5-8	3,3	17-26
Венулы	10-250-10—6	7-10	1,6	11-16
Вены	0,75-7,5-10—3	7-10	1,3	9-13
Полые вены	17-10—3	10-15	1,0	10-15

тельно, что при любых физиологических значениях давления сокращение гладкой мускулатуры артериол легко приводит к уменьшению их диаметра.