Дороги нашего тела
Кровеносные сосуды доносят кровь и питательные вещества вплоть до самых удаленных уголков тела. Фактически есть лишь немного мест, куда они не дотягиваются. К ним относятся роговица глаза, зубная эмаль, волосы, ногти и самый верхний слой кожи.
Итак, для транспортировки крови нам нужен своего рода трубопровод – кровеносные сосуды. Они и есть, так сказать, дорожная система, сеть автобанов в нашем теле. С той оговоркой, однако, что общая протяженность артерий, вен и капилляров (капилляры – тончайшие разветвления сосудов в тканях) составляет в среднем около 150 000 километров – примерно в десять раз больше, чем общая длина всех немецких трасс.
В противоположность канализационным трубам, кровеносные сосуды гораздо эластичнее. Такое свойство необходимо им для того, чтобы организм мог регулировать диаметр своих сосудов. Только так он может дифференцированно снабжать кровью определенные органы и структуры в зависимости от того, каким из них в данный момент требуется больше или меньше крови. По сути, здесь все как в автомобильном двигателе: чем сильнее нажимаешь на газ, тем больше бензина впрыскивается в цилиндр.
Когда мы совершаем пробежку, мышцы должны лучше снабжаться кровью, поскольку в них возникает повышенная потребность в кислороде. Одновременно с этим усиливается кровоснабжение кожи, что позволяет крови отдавать немного тепла в окружающую среду через влажную и прохладную от пота поверхность. А в качестве компенсации наше тело уменьшает количество крови, например, в кишечнике. В конце концов, переварить пищу мы сможем и потом. Подобное происходит и с легкими: если на каком-то их участке отмечается нехватка кислорода, то сосуды там сужаются. Кровь не потечет туда, где нечего взять.
Все это становится возможным только благодаря эластичной структуре артерий и вен. В целом они идентичны по строению, но есть некоторые различия. Стенки всех сосудов состоят из трех слоев, при этом внутренний слой, в свою очередь, состоит из опорной ткани и так называемого эндотелия. Клетки эндотелия покрывают сосуд изнутри, образуя барьер между тканью и жидкостью, и могут активно участвовать в регуляции работы сердечно-сосудистой системы. Они выполняют функцию внутренней отделки сосудов – вроде структурных обоев на стенах, но не только. Еще они высвобождают моноксид азота, что необходимо для расширения сосудов у сердца или в скелетных мышцах при физической нагрузке, вследствие чего к мышцам поступает больше обогащенной кислородом крови.
Общая протяженность артерий, вен и капилляров составляет в среднем около 150 000 километров!
Средний слой мускулистый, а точнее, он состоит из эластичных волокон и гладких сосудисто-мышечных клеток, которые переплетаются в виде спиралей по всей длине кровеносного сосуда. Здесь волокна вступают во взаимодействие с вегетативной, то есть неподвластной нашей воле, нервной системой и регулируют ширину просвета сосудов путем сокращения и расслабления мышечных клеток сосудов. Поскольку чем шире сосуд, тем, разумеется, больше крови он пропускает.
Внешний слой кровеносных сосудов состоит из соединительных волокон, которые соединяют артерию или вену с прилегающими органами и тканями. В этом слое проходят нервы, управляющие гладкими мышцами сосуда. Но и сами кровеносные сосуды нуждаются в кислороде. Этой цели служит покрывающая их сеть мельчайших артерий, так называемых Vasa vasorum, – они и доставляют сосудам то, что тем необходимо для функционирования. Эти Vasa vasorum – «сосуды сосудов» – также находятся во внешнем слое.
Строение стенки кровеносного сосуда
В нашем организме артерии подобны спортсменам, а вены – нетренированным толстушкам. Послойное строение и тех и других, как я уже говорил, в принципе одинаковое, но артерии куда более мускулистые. А вены внутри более широкие. Это, в частности, объясняется тем, что в артериях давление выше и они должны противодействовать ему, дабы не превратиться в наполненный водой пузырь.
Различают три типа артерий: эластического, мышечного строения и мельчайшие ответвления – артериолы. Артерии эластического типа располагаются вблизи сердца, самая крупная из них и одна из самых известных – аорта, наша основная артерия. Толщиной она примерно с садовый шланг. При ударе сердца она расширяется, чтобы вместить больше крови, а затем сокращается и таким образом сохраняет внутреннее давление неизменным. В значительной степени именно благодаря этому эффекту достигается рационально сбалансированный кровоток по направлению к периферии тела.
Итак, артерии изменяются в размерах, сокращая и расслабляя мышцы своих стенок и тем самым регулируя количество крови, поступающей к мышцам и органам. Почти у самой цели артерии разветвляются на мельчайшие артериолы. Они становятся все тоньше и тоньше, покуда в их стенках не остается один-единственный слой, состоящий из гладкомышечных капиллярных эпителиальных клеток. И с этого момента они называются уже капиллярами. Обширная, разветвленная сеть мельчайших сосудов – иногда настолько тонких, что кровяные тельца могут пробираться по ним лишь гуськом, – достигает всех участков тела, омываемых кровью.
В нашем организме артерии подобны спортсменам, а вены – нетренированным толстушкам.
Капилляры выполняют роль связки между артериальной системой с высоким давлением и венозной с низким. Поскольку стенки капилляров состоят лишь из одного слоя клеток, кислороду проще проникать из них в прилегающие ткани, чем из прочих сосудов[10]. Эндотелий настолько проницаем, что в случае воспаления даже белые кровяные тельца могут покидать кровеносное русло, а ведь они бывают довольно крупными. Затем кровь подхватывает скопившуюся в клетках тканей двуокись углерода и через венулы попадает в вены, которые постепенно становятся все толще, пока в конце концов не достигнут сердца.
Между артериями и венами наблюдается четкое разделение труда, за мелкими исключениями. Как правило, артерии несут обогащенную кислородом кровь от сердца, а вены возвращают к сердцу кровь, бедную кислородом. Исключение составляют вены, которые гонят кровь не прямиком в сердце, а от одного органа к другому, как, например, система воротной вены. По ней кровь транспортируется от кишечника к печени, прежде чем переправиться дальше к сердцу. В этом есть практический смысл: печень способна расщеплять некоторые ядовитые вещества, поступающие с пищей, до того как они нанесут ущерб организму.
Как мы с вами видели, легочные вены и артерии тоже исключения. Хотя легочная артерия, как и все прочие артерии, ведет от сердца, гонит она не обогащенную кислородом кровь, а кровь, которая обогатится кислородом только в легких. Затем, груженная кислородом, из легких она поступает через легочную вену назад в левое предсердие. И наконец, через левый желудочек сердца и нашу главную артерию, аорту, кровь вбрасывается в большой круг кровообращения – именно это мы и воспринимаем как пульс.
Важно
То, что мы ощущаем как биение сердца, в действительности является сокращением и расширением артерии. Мы можем их почувствовать, только если артерия расположена близко к поверхности тела, что для артерий, в общем-то, не свойственно.
Пульс можно прощупать лишь в немногих местах: на ступне, в паху, в подмышечной впадине, на шее и на предплечье. Странно это – столь явственно ощущать поток собственной крови, не правда ли? Но благодаря этому начинаешь понимать, что же на самом деле происходит под кожей.
То, что артерии так редко пролегают у поверхности тела, – мудрое эволюционное решение. Ведь поврежденная артерия очень сильно кровоточит. И было бы полным безобразием, если бы вы истекли кровью всего лишь из-за того, что порезали палец, строгая морковку. Ну, а если артерия пролегает глубже в тканях, то, чтобы ее повредить, инцидент должен быть посерьезнее, чем маленькая царапина.
Теперь, когда мы благополучно избежали смерти от кровопотери из-за пореза пальца, возникает вопрос: а как кровь из кончика этого самого пальца доходит обратно до сердца? В конечном счете ей ведь нужно в легкие, чтобы там снова обогатиться кислородом. Поэтому через мелкие венулы и вены она течет по направлению к сердцу. Прежде чем достичь правого предсердия, она собирается в двух крупных сосудах – в полых венах, верхней и нижней. В верхнюю полую вену кровь поступает из верхней части туловища, от рук и головы, а в нижнюю – от органов брюшной полости, от ног и таза.
Но как именно кровь преодолевает расстояние в 130 сантиметров от вен голени до сердца? Это возможно благодаря тому, что в вены через каждые пару сантиметров встроены клапаны вентильного типа, которые открываются исключительно в направлении головы, а в противоположном направлении открываться не могут. Как и сердечные клапаны, они препятствуют обратному току крови. А когда мы двигаемся, остальную работу проделывают прилегающие к сосудам мышечные ткани: они проталкивают кровь, поднимая ее ближе к сердцу. Недаром их называют мышечным насосом.
То, что артерии так редко пролегают у поверхности тела, – мудрое эволюционное решение. Ведь поврежденная артерия очень сильно кровоточит. И было бы полным безобразием, если бы вы истекли кровью всего лишь из-за того, что порезали палец, строгая морковку.
Однако с возрастом все больше венозных клапанов выходит из строя и перестает работать. В каждом таком случае нагрузка на расположенные ниже и все еще действующие клапаны возрастает, а находящийся между ними отрезок вены расширяется. В результате образуются некрасивые варикозные вены, причиной которых, впрочем, может быть и общая недостаточность соединительной ткани[11]. Она, в свою очередь, часто вызывает еще одну неприятную проблему с сосудами – геморрой[12]. Это недуг, при котором артерии и вены прямой кишки расширяются и у заднего прохода возникает раздражение, нередко сопровождающееся кровотечением.
Для обратной транспортировки крови к сердцу важны не только венозные клапаны и мышечный насос, но и дыхание: дыхательные мышцы помогают перемещать кровь, поступившую в грудную клетку, к правому предсердию. При брюшном дыхании на вдохе давление в грудной клетке падает, благодаря чему нижней полой вене становится легче принять кровь, идущую от нижней части тела. А затем во время выдоха давление на сосуды вновь возрастает, и кровь нагнетается в правое предсердие.
Важно
Как правило, артерии несут обогащенную кислородом кровь от сердца, а вены возвращают к сердцу кровь, бедную кислородом. Исключение составляют вены, которые гонят кровь не прямиком в сердце, а от одного органа к другому.
Пока все рассмотренные элементы сердечно-сосудистой системы функционируют исправно и в организме достаточно крови, у нас чаще всего нет проблем. Клетки хорошо обеспечены кислородом, и мы радуемся жизни. Было бы прекрасно, если бы эта система работала без перебоев, но, увы, – она небезупречна. Ведь в ней, как и на настоящем автобане, случаются затруднения с движением, а иногда дело доходит и до пробок.
