Физиология крови

Здесь размещены учебные материалы по физиологии крови и кровеносной системы.

Сердечно-сосудистая система состоит из сердца, кровеносных сосудов и лимфатических сосудов с лимфоузлами. Лимфатическая система начинается "слепыми" мелкими сосудами, которые собираются в более крупные, и в конце концов лимфатический сосуд впадает в кровеностую систему. Таким образом, сердечно-сосудистая система является замкнутой, жидкости (кровь и лимфа) в ней постоянно циркулируют.

Сосудистая сеть раньше всех остальных органов формируется в процессе индивидуального развития (онтогенеза) и впоследствии созревает в замкнутую сложную систему сосудов различного диаметра.

Важность сосудистой системы состоит в том, что все органы и ткани организма, за исключением хрящевой ткани и роговицы, зависят от тока крови, необходимого для осуществления процессов их жизнедеятельности

Кровеносные сосуды

Фото: Натуральная модель кровеносной системы организма человека в виде полимерного слепка. Кровеносные сосуды были заполнены жидким полимером, который затем затвердел. После этого все ткани были удалены, и остался один только полимер. Источник: http://itelepat.ru/?newsid=4584 © iTelepat.ru

Фото: Полимерная модель артерий руки.

tablica_krovsosudy.jpg

Рис. 1 - В форме компактной таблцы сравниваются между собой кровеносные сосуды разных типов: артерии, вены и капилляры. © 2020-2024 Сазонов В.Ф.  © 2020-2024 kineziolog.su

stroeniesosudov.jpg

Рис. 2 - Строение кровеносных сосудов разных типов: артерии, вены и капилляры. Источник изображения: https://studopedia.ru/28_1738_fiziologiya-sosudistoy-sistemi.html

У артерий - внутренняя поверхность складчатая, мышечная средняя оболочка мощная,, просвет открыт (зияет) у вен - внутренняя поверхность гладкая, мышечных клеток мало, просвет часто закрыт (вены "спадаются"). В отличие от артерий во многих венах и во всех лимфатических сосудах внутренняя оболочка образует клапаны в виде складок типа карманов, в их стенках есть мышечные клетки миоциты, т.е. клапаны активны. Примерно 50% вен имеют клапаны.

anastomozy.gif

Рис. 3 - Анастомозы между артериями и венулами

Универсальным принципом строения сосудистой системы человека и животных является наличие в каждом относительно крупном участке тканей определенной сосудистой оси, что обеспечивает движение крови от центра (сердца) к периферии с её прохождением через капиллярное русло и последующим возвращением в центр через венозные коллекторы.

Системный кровоток — движение крови в последовательно соединенных сосудах, обеспечивающее ее кругооборот в кругах кровообращения. Обычно, говоря о системном кровотоке, подразумевают кровоток в большом круге кровообращения.

Органный или региональный кровоток — это движение крови в сосудах определенного органа или системы органов. Например, это может быть кровоток в сосудах нижних конечностей, лёгких, почек, сердца, органов желудочно-кишечного тракта, кожи и т.д.

Местный кровоток — это движение крови в определенном участке сосудистого русла. Он зависит в первую очередь от функционального состояниях сосудов микроциркуляторного русла.

Морфофункциональная классификация кровеносных сосудов

1) амортизирующие (сосуды компрессионной камеры) — аорта, легочной ствол и крупные артерии эластического типа. Они сглаживают периодические систолические волны кровотока: смягчают гидродинамический удар крови, выбрасываемой сердцем во время систолы, и обеспечивают продвижение крови на периферию во время диастолы желудочков сердца;

2) резистивные (сосуды сопротивления) — мелкие артерии, артериолы, метартериолы. В их стенках содержится большое количество гладкомышечных клеток, благодаря сокращению и расслаблению которых они могут быстро изменять величину своего просвета. Оказывая переменное сопротивление кровотоку, резистивные сосуды поддерживают артериальное давление (АД), регулируют величину органного кровотока и гидростатическое давление в сосудах микроциркуляторного русла (МЦР);

3) обменные — сосуды МЦР. Через стенку этих сосудов происходит обмен водой, газами, органическими и неорганическими веществами между кровью и тканями. Кровоток в сосудах МЦР регулируется артериолами, венулами и перицитами — гладкомышечными клетками, расположенными снаружи прекапилляров;

4) ёмкостные — вены. Эти сосуды обладают высокой растяжимостью, благодаря чему могут депонировать (=запасать) до 60–75 % объёма циркулирующей крови, регулируя возврат венозной крови к сердцу. В наибольшей степени депонирующими свойствами обладают вены печени, кожи, легких и селезёнки;

5) шунтирующие — артериовенозные анастомозы. При их открытии артериальная кровь по градиенту давления сбрасывается в вены, минуя сосуды МЦР. Например, такое происходит при охлаждении кожи, когда кровоток для уменьшения потерь тепла направляется через артериовенозные анастомозы, минуя капилляры кожи. Кожные покровы при этом бледнеют;

6) сосуды возврата крови в сердце — средние и крупные вены.

Особенности движения крови по капиллярам

tipy_kapillyarov.gif

Рис. 4 - Типы капилляров: со спрошной стенкой, фенестрами и отверствиями в вище щелей

 

Типы капилляров

1. С непрерывной стенкой. Образованы слоем эндотелиальных клеток, в мембранах которых имеются мельчайшие поры диаметром 4-5 нм. Этот тип капилляров преобладает в сосудах легких, мышечной, соединительной и жировой ткани.
2. С фенестрированной стенкой. Между эндотелиальными клетками стенки в таких капиллярах имеются фенестры - "окошки" диаметром 0,1 мкм. Часто фенестры прикрыты тончайшей мембраной (как бы "окошки застеклены"). Этот тип капилляров преобладает в слизистой кишечника, клубочках почек (где осуществляется фильтрация).
3. С прерывистой стенкой, в которой эндотелиальные клетки, прерываясь, образуют просветы. Через эти просветы могут проходить даже клетки крови. Этот тип капилляров имеется в синусоидах печени, селезенки, костном мозге.

Капилляры - это мелкие коротенькие сосуды. Их средняя длина составляет всего 0,7-0,8 мм, а диаметр - 7-8 мкм. В капиллярах эффективная вязкость крови снижается примерно в 2 раза и становится близкой к вязкости плазмы. Это происходит вследствие особенности движения эритроцитов по очень узким сосудам. Они скользят по стенкам сосуда друг за другом по одному в виде цепочки в «смазочном» слое плазмы и при необходимости деформируются в соответствии с диаметром капилляра.

В покоящемся органе обычно открыто 25–30% капилляров. Их количество в функционально активном органе может увеличиваться в несколько раз — до 60–70%. В нефункционирующих капиллярах при этом, как правило, сохраняется небольшой просвет, благодаря чему по ним продолжает циркулировать плазма.
Число функционирующих (открытых) капилляров зависит от тонуса гладких миоцитов артериол и состояния перицитов. При увеличении числа функционирующих капилляров улучшается кровоснабжение ткани, возрастает величина обменной поверхности, уменьшается диффузионное расстояние между кровью и клетками.

Наиболее благоприятные условия для обмена между кровью и тканевой жидкостью создаются именно в капиллярах.
Преимущества капилляров перед другими сосудами для проведения обмена:
1) высокая проницаемость стенки капилляров для воды и растворенных в плазме веществ;
2) большая обменная поверхность капилляров;
3) относительно высокое гидростатическое давление крови и низкое — межклеточной жидкости;
4) низкая линейная скорость кровотока.

В покое линейная скорость кровотока в капиллярах мала и составляет 0,03–0,1 см/с. Благодаря этому эритроцит находится в капилляре около 1–2 с, что обеспечивает достаточно длительный контакт крови с обменной поверхностью и создает оптимальные условия для газообмена и обмена другими веществами.

Микроциркуляция

Микроциркуляция — это совокупность взаимосвязанных процессов, включающих кровоток в сосудах микроциркуляторного русла (МЦР) и неразрывно связанные с ним обмен различными веществами крови и тканей и образование лимфы.
Структурной и функциональной единицей микроциркуляции является сосудистый модуль –– относительно автономный в гемодинамическом отношении комплекс микрососудов, снабжающих кровью определенную клеточную территорию.

Основные структурные элементы микроциркуляторного русла (МЦР)
К структурным элементам МЦР относятся терминальные артериолы, метартериолы, прекапиллярные сфинктеры, капилляры, венулы, артериоло-венулярные анастомозы. Их рассматривают как общую функциональную единицу, представленную сосудами, имеющими минимальную толщину сосудистой стенки, благодаря чему в них возможен обмен веществами между кровью и тканями.
Сосудам МЦР в естественных условиях присущи три сопряженные функции регионарных сосудов: резистивная, ёмкостная и обменная.

Основными видами транспорта веществ между кровью и межклеточной жидкостью тканей на уровне МЦР являются диффузия, фильтрация, реабсорбция и везикулярный транспорт.

Диффузия — движение вещества по градиенту его концентрации в область более низкой концентрации без затрат энергии. Скорость диффузии в МЦР настолько велика, что при прохождении крови через капилляр плазма успевает 40 раз полностью обменяться водой с межклеточной жидкостью.

Фильтрация — это движение жидкостей или газов сквозь пористую среду. В физиологии кровообращения под фильтрацией понимают перемещение воды и некоторых растворенных в ней веществ через стенку сосудов МЦР из крови в межклеточное пространство, происходящее под действием сил положительного фильтрационного давления. При этом большая часть крупномолекулярных веществ и форменные элементы крови остаются в сосудистом русле.

Реабсорбция — обратное перемещение воды и растворенных в ней веществ в кровеносное русло из внесосудистых пространств и полостей тела, происходящее под действием сил отрицательного фильтрационного давления.

 

kapillyar.jpg

Рис. 5 - Обмен между капиллярами и тканевой жидкостью. Фильтрация = реабсорбция + лимфатический отток

На артериальном конце капилляра формируется положительное фильтрационное давление и происходит фильтрация жидкости; на венозном конце капилляра в этих условиях формируется отрицательное фильтрационное давление и идут процессы реабсорбции.
Средняя объёмная скорость фильтрации на артериальном конце всех капилляров организма составляет примерно 20 л/сут, а скорость реабсорбции на венозном конце — 18 л/сут. Оставшиеся 2 л/сут реабсорбируются из тканевой жидкости лимфатическими сосудами. В конечном итоге лимфатическая система соединяется с кровеносной, и лимфа соединяется с кровью, пополняя её объём. Кроме того, за сутки лимфа возвращает в кровь более 100 г белка из тканевой жидкости.

Величина объёмного кровотока в разных органах и тканях

Органы и ткани	мл/мин/100 г ткани	мл/мин/1 г ткани
Головной мозг	50,0	0,5
Спинной мозг	30-32	0,3
5 Сердце	70-90	0,7-0,9
Бронхи	25,0	0,25
1 Почки	360,0	3,6
4 Печень	95,0	0,95
Мышцы неактивные	4,0	0,04
6 Мышцы активные	80,0	0,8
Кости	3,0	0,03
Кожа в прохладе	3,0	0,03
3 Щитовидная железа	160,0	1,6
2 Надпочечники	300,0	3
Другие ткани	1,3	0,013

Мозговое кровообращение

Мозговой кровоток у ребенка на 20% выше, а у пожилого человека — на 20% ниже, чем у взрослого.

Интенсивность кровотока в сосудах мозга человека высока и составляет в состоянии покоя 55—60 мл/100 г/мин, т. е. около 15 % сердечного выброса. При напряженной умственной работе локальный кровоток в коре головного мозга человека может возрастать в 2—3 раза по сравнению с состоянием покоя.

При относительно небольшой массе (2% от массы тела) мозг потребляет до 20% всего кислорода и 17 % глюкозы, которые поступают в организм человека. Велика зависимосто мозга от кислорода. Интенсивность потребления кислорода мозгом составляет в среднем 3—4 мл/100 г/мин. В отличие от других органов мозг практически не имеет запасов кислорода, и поэтому при недостатке кислорода нервные клетки быстро погибают.

Мощным регулятором мозгового кровотока является уровень напряжения углекислого газа в артериальной крови и связанный с этим уровень рН спинномозговой жидкости. На каждый миллиметр изменения напряжения С0₂ величина мозгового кровотока изменяется примерно на 6%. Возрастание напряжения С0₂ в крови (гиперкапния) сопровождается расширением мозговых сосудов, а гипокапния — их сужением, столь значительным, что может достигаться порог кислородной недостаточности мозга, и тогда появляется одышка, судороги, потеря сознания. Увеличение мозгового кровотока при гиперкапнии обеспечивает быстрое «вымывание» углекислоты и возвращение уровня напряжения С0₂ и концентрации водородных ионов к исходной величине.

Локальное повышение функциональной активности нервных клеток приводит к росту в межклеточной среде концентрации аденозина и ионов калия, что ведёт к местному расширению сосудов и усилению в них кровотока.

Поскольку уровень концентрации К⁺ в межклеточной среде головного мозга может меняться в течение долей секунды от момента усиления функциональной активности нейронов, данный механизм считается быстрым контуром регуляции. Более медленный контур регуляции мозгового кровотока связан с повышением напряжения С0₂ в мозговом веществе вследствие активного метаболизма и повышенного потребления кислорода работающими клетками. Это вызывает локальное снижение рН в межклеточной среде (закисление) и приводит к расширению сосудов активно функционирующей области мозга.

Нейрогенная регуляция сосудов головного мозга менее эффективна, чем метаболическая. Основной зоной приложения нейрогенных влияний являются мелкие артериальные мозговые сосуды диаметром до 25-30 мкм. Доказано существование адренергических, холинергических, серотонинергических и пептидергических нервных волокон, обеспечивающих регуляцию тонуса мозговых сосудов, Нервные влияния на стенку сосудов головного мозга опосредуются через а- и β-адренорецепторы (норадреналин), М-холинорецепторы (ацетилхолин, вазоинтестинальный пептид), D-рецепторы (серотонин).

Основной источник общих нервных влияний на сосуды мозга — постганглионарные симпатические волокна, начинающиеся в верхних шейных ганглиях. Существование парасимпатических влияний на мозговые сосуды не доказано.

Нейрогенные влияния на кровоснабжение мозга во многом зависят от выраженности ауторегуляции, исходного тонуса сосудов, напряжения СO₂, O₂, состава и концентрации ионов, присутствия биологически активных веществ в спинномозговой жидкости и тканях мозга. Именно поэтому конечный эффект нейрогенных влияний на мозговой кровоток не однозначен.

Давление крови

Давление крови — это сила, с которой кровь и ее частицы воздействуют на стенки полостей сердца и сосудов.

В зависимости от места измерения выделяют давление крови в полостях сердца (предсердиях, желудочках), давление крови в артериях (АД), артериолах, капиллярах, венулах, венах, центральное венозное давление (ЦВД).
В зависимости от фазы сердечного цикла АД разделяют на систолическое (АД_сист) и диастолическое (АД_диаст).
Систолическим АД называют максимальную величину давления, оказываемого кровью на стенку артерий во время систолы желудочков.
Диастолическим АД называют минимальный уровень, до которого снижается давление крови в крупных артериях во время диастолы желудочков.

Нормальным давлением для взрослого человека считается:

– АД_сист — от 110 до 140 мм рт. ст.;

– АД_диаст — от 60 до 90 мм рт. ст.

Увеличение АД выше 140/90 мм рт. ст. называется артериальной гипертензией, а уменьшение ниже 110/60 мм рт. ст. — гипотензией.

Оптимальным для людей любого возраста считается АД_сист ≤ 120 мм рт. ст. и АД_диаст < 80 мм рт. ст.

 

В положении лежа в большом круге кровообращения среднее гидродинамическое давление крови составляет:
– в аорте и крупных артериях — ≈ 100 мм рт. ст.;
– в мелких артериях и артериолах — 80–35 мм рт. ст.;
– на артериальном конце капилляра — 30–35 мм рт. ст.;
– на венозном конце капилляра — 15–20 мм рт. ст.;
– в венулах и мелких венах — < 15 мм рт. ст.;
– в крупных венах — < 10 мм рт. ст.
В легочной артерии систолическое давление в норме колеблется в пределах 15–28 мм рт. ст., диастолическое — 4–12 мм рт. ст., среднее гемодинамическое — 9–18 мм рт. ст.

Порядок изучение кровеносной системы

1. Кровь
2. Сердце
3. Сердечный цикл
4. Возрастные особенности кровообращения
5. Нарушения работы сердца
6. Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний

Источники:

Кубарко А.И. Гемодинамика. Функциональные показатели кровообращения в вопросах и ответах: учеб.-метод. пособие / А.И. Кубарко, Д.А. Александров, Н.А. Башаркевич. – Минск: БГМУ, 2012 – 26 с.

https://meduniver.com/Medical/Physiology/392.html