Кровеносная система
Кровеносная система человека — это сложная структура, включающая сердце, кровеносные, венозные, лимфатические сосуды, обеспечивающие перекачку жидкостей в замкнутой системе (см. рисунки). Движущей силой кровотока является энергия, создаваемая сердцем и градиентом давления: кровь движется от области высокого давления к низкому. Если давление в аорте в среднем составляет 120–130 мм рт. ст., то в артериях — 80, в артериолах — за 50, в капиллярах — 10–15, в венулах и венах — 5 и в правом отделе сердца может доходить до отрицательных величин.
Основное значение кровеносной системы заключается в доставке клеткам необходимых веществ и удалении отработанных продуктов. Объем крови у взрослого человека составляет примерно 6–8 % (или 4–4,4 л у женщин и 4,5–6 л у мужчин), а у детей чуть больше 8–9 % веса тела.
В покое минутный объем крови составляет 4,5–6 л/мин или 65–70 млм за один цикл. При физических нагрузках у тренированных лиц эта величина может доходить до 25–30 л/мин как за счет увеличения частоты сердечных сокращений, так и увеличения систол. Кровяное давление при этом не увеличивается из-за включения в работу резервных капилляров.
Функциональным элементом сердца является мышечное волокно — цепочка из клеток миокарда, соединенных между собой конец в конец и заключенных в общую оболочку. В сердце два вида волокон: волокна рабочего миокарда, составляющие основную массу и обеспечивающие его нагнетательную функцию, волокна водителя ритма и проводящей системы, отвечающих за генерацию возбуждения и проведение его к клеткам рабочего миокарда. Мышцы сердца, так же как и нервные и скелетные, принадлежат к возбудимым тканям, однако в отличие от них мышцы сердца подчиняются закону «все или ничего»: на раздражение оно либо отвечает возбуждением всех волокон или не реагирует вовсе.
Автоматизм работы сердца заключается в том, что ритмические его сокращения возникают под воздействием импульсов, зарождающихся в нем самом. Удивительное устройство сердца заключается еще в том, что при выключении автоматизма сокращения, оно может работать за счет возбудимости самого миокарда, вот почему оно может работать от вживленного водителя ритма. В отличие от других органов, раз запущенное сердце в течение всей жизни выполняет громадную работу по проталкиванию крови через сосуды как насос. Оцените его работу по таким величинам: в минуту оно прокачивает в покое 5 л, в час — 300 л, в сутки — 7200 л, в месяц — 216 т, в год — 2160 тыс. т, и это без учета физических, эмоциональных и психических нагрузок.
Схема кровообращения человека:
1 — аорта; 2 — печеночная артерия; 3 — кишечная артерия; 4 — капиллярная сеть большого круга; 5 — воротная вена; 6 — печеночная вена; 7 — нижняя полая вена; 8 — верхняя полая вена; 9 — правое предсердие; 10 — правый желудочек; 11 — левая легочная артерия; 12 — капиллярная сеть легочного круга; 13 — легочная вена; 14 — левое предсердие; 15 — левый желудочек.
Лимфатические сосуды обозначены черным
Как выглядит сердце (в разрезе, стрелки показывают направление тока крови)
Отходящие от сердца артерии постепенно уменьшаются в диаметре до мельчайших разветвлений артериол, прекапилляров и капилляров, образующих сеть, общая поверхность которых составляет около 1000 м2. Их слияние образует венулы, которые собираются в вены, возвращающие кровь снова в сердце, его правое предсердие. Так как в артериях кровяное давление сравнительно велико, то кровь там не может задерживаться, поэтому в них ее находится 15–17 % общей массы, в капиллярах около 5 %, а в венах 75–80 % из-за низкого давления. Кроме того, как резервная система в организме есть шунтирующие сосудистые анастомозы, которые соединяют сразу артериолы с венулами, минуя капилляры, что убыстряет процесс обеспечения клеток необходимыми веществами, кислородом при выполнении напряженной работы организмом. Все кровеносные сосуды выстланы слоем эндотелия, состоящего обычно из одного слоя плоских клеток, образуя гладкую внутреннюю поверхность, что в норме препятствует свертываемости крови. В прекапиллярах и артериовенозных анастомозах имеется многослойный эпителий. Кроме этого, в сосудах имеются эластичные, коллагеновые и гладкомышечные волокна, количество которых в разных сосудах различно. Функция гладкомышечных образований состоит в создании активного напряжения сосудистой стенки (сосудистого тонуса) и изменения просвета сосудов в соответствии с физиологическими потребностями.
Коллагеновые волокна наружных и средних оболочек, особенно в больших сосудах, оказывают сопротивление чрезмерному растяжению и более выраженному, чем гладкие волокна.
Основная задача по обеспечению клеток необходимыми веществами лежит на капиллярах, где через их стенки происходит обмен веществ между кровью и тканями. Стенки капилляров образуются только одним слоем клеток эндотелия, снаружи которого находится тонкая соединительнотканная базальная мембрана. Они пролегают в межклеточном пространстве, тесно примыкая к клеткам. Суммарная длина всех капилляров составляет около 100 тыс. км, то есть нить, которой можно 3 раза опоясать земной шар.
Скорость кровотока здесь составляет 0,5 мм/с. Чем более интенсивней происходит обмен, тем больше капилляров участвуют в нем. В норме, как правило, число работающих капилляров составляет 25–30 % их общего количества, остальные включаются по мере необходимости, однако тренирующий момент должен всегда поддерживать их общий тонус. Так как сердце работает постоянно, то на 1 мм2 сечения работающих капилляров в нем всегда больше, чем в скелетных мышцах.
Вены — часть замкнутой системы кровоснабжения, возвращающие кровь к сердцу. В отличие от артерий, вены имеют клапаны, препятствующие обратному току крови и более растяжимую гладкую мускулатуру. Кровеносные сосуды, капилляры через венулы переходят в вены, куда собирается вобравшая в себя многие отработанные вещества и обедненная кислородом кровь. В норме величина возврата крови должна равняться величине минутного объема крови, то есть 4–6 л. Как вы уже знаете, движущей силой крови по сосудам является создаваемое сердцем давление, которое равно 100–120 мм рт. ст.
В начале венул оно составляет не более 8–9 мм рт. ст. (13 % ее начальной энергии), а центральная вена при впадении в сердце даже может иметь отрицательное давление. Движению крови по венам способствует отрицательное давление при вдохе (во время выдоха кровоток несколько замедляется), присасывающее действие диафрагмы («венозное сердце») и работа икроножных мышц. В связи с тем, что кровь выбрасывается сердцем толчками, отдельными порциями и имеет пульсирующий характер, в капиллярах и венах линейная скорость уже носит постоянный характер. Полный круговорот крови в среднем составляет 27–30 с/систол или 20–25 только той, которая течет по оси, а не той, которая ближе к стенкам и которая течет медленнее. Сокращение скелетной мускулатуры сдавливает тонкие стенки вен, проходящих между мышцами, и давление в мышцах при этом повышается, а так как клапаны не дают крови течь назад, то происходит выталкивание крови в сторону сердца. Если это давление недостаточно из-за слабости тех же мышц или каких-либо других процессов, кровь скапливается в венах со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Волокна скелетных мышц, воздействуя на расположенные рядом сосуды, в частности капилляры, которые как раз и являются действительно «насосом» на стыке между сердцем и венами, работают в 2–3 раза сильнее, чем само сердце, поэтому и называют их «периферическим сердцем». Так как мышц в организме человека больше 500, то всасывательно-нагнетательная их функция огромна. Чем больше тренированность капилляров и вен, тем больше снимается нагрузка с сердца, тем скорее восстанавливается его функция. Чем лучше работают мышцы, тем лучше их кровоснабжение, тем лучше обеспечивается кровью и костно-суставная система, тем лучше осуществляется прокачка всего жидкостного «конвейера», тем здоровее организм. Возраст при этом не играет никакой роли, нужна только последовательность и постепенность увеличения нагрузки в зависимости от возраста и состояния организма.
