Кровообращение

Кровообращение — это непрерывное движение крови по замкнутой системе сосудов, обеспечивающее транспорт газов, питательных веществ, продуктов метаболизма, гормонов и тепла между органами и тканями организма. Является ключевым компонентом сердечно-сосудистой системы, поддерживающим гомеостаз и жизнедеятельность.

История изучения

Первые представления о движении крови в организме восходят к античности. Древнегреческий врач Гиппократ (V–IV века до н. э.) и римский врач Гален (II век н. э.) считали, что кровь образуется в печени из пищи, затем частично поглощается тканями, а частично перетекает в сердце, где смешивается с «пневмой». Гален полагал, что кровь движется по венам и артериям независимо друг от друга, а между желудочками сердца существуют невидимые поры. Эта теория доминировала в медицине более 1300 лет.

В эпоху Возрождения анатомические исследования привели к пересмотру устоявшихся взглядов. Леонардо да Винчи (XV–XVI века) впервые детально зарисовал клапаны сердца и предположил, что они направляют ток крови. Испанский врач Мигель Сервет (XVI век) в теологическом трактате описал малый круг кровообращения, однако его работа была сожжена инквизицией.

Решающий прорыв совершил английский врач Уильям Гарвей. В 1628 году он опубликовал труд «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», где экспериментально доказал, что кровь движется по замкнутому кругу: сердце нагнетает её в артерии, а по венам она возвращается обратно. Гарвей описал большой и малый круги, но не мог видеть капилляры из-за отсутствия микроскопа. Капилляры были открыты итальянским анатомом Марчелло Мальпиги в 1661 году, что завершило формирование классической схемы кровообращения.

В XIX–XX веках были изучены механизмы регуляции сосудистого тонуса, открыты рефлексогенные зоны (например, каротидный синус), разработаны методы измерения артериального давления и скорости кровотока. Российские физиологи, в частности И. М. Сеченов и И. П. Павлов, внесли вклад в понимание нервной регуляции кровообращения.

Анатомия и физиология

Сердце как насос

Центральным органом кровообращения является сердце — полый мышечный орган, расположенный в грудной клетке. У человека сердце состоит из четырёх камер: двух предсердий и двух желудочков. Правая половина сердца (правое предсердие и правый желудочек) перекачивает венозную кровь, бедную кислородом, в лёгкие. Левая половина (левое предсердие и левый желудочек) нагнетает артериальную, насыщенную кислородом кровь в аорту и далее в большой круг.

Сердечный цикл длится около 0,8 секунды при частоте 70–75 ударов в минуту и включает систолу (сокращение) и диастолу (расслабление). Клапаны сердца (митральный, трикуспидальный, аортальный и лёгочный) обеспечивают однонаправленный ток крови, предотвращая обратный заброс.

Сосудистая система

Сосуды делятся на три основных типа:

• Артерии — несут кровь от сердца. Крупные артерии (аорта, лёгочный ствол) имеют толстые эластичные стенки, способные выдерживать высокое давление. Мелкие артерии и артериолы регулируют периферическое сопротивление.
• Капилляры — мельчайшие сосуды (диаметр 5–10 мкм), где происходит газообмен и обмен веществ между кровью и тканями. Стенка капилляра состоит из одного слоя эндотелиальных клеток.
• Вены — возвращают кровь к сердцу. Стенки вен тоньше и менее эластичны, чем у артерий; многие вены (особенно на ногах) снабжены клапанами, предотвращающими обратный ток крови.

Общая протяжённость кровеносных сосудов в теле взрослого человека составляет около 100 000 км.

Круги кровообращения

У человека и всех млекопитающих выделяют два основных круга кровообращения:

Большой круг (системный)

Начинается в левом желудочке, откуда артериальная кровь выбрасывается в аорту. Аорта ветвится на артерии, артериолы и капилляры, которые доставляют кислород и питательные вещества ко всем органам и тканям. В капиллярах происходит отдача кислорода и поступление углекислого газа. Венозная кровь собирается из капилляров в венулы, затем в вены, которые впадают в верхнюю и нижнюю полые вены. Полые вены впадают в правое предсердие. Время полного оборота крови по большому кругу составляет около 20–30 секунд.

Малый круг (лёгочный)

Начинается в правом желудочке, откуда венозная кровь поступает в лёгочный ствол, который делится на две лёгочные артерии. В лёгких артерии ветвятся до капилляров, оплетающих альвеолы. Здесь происходит газообмен: кровь отдаёт углекислый газ и насыщается кислородом. Артериальная кровь собирается в лёгочные вены (четыре вены) и впадает в левое предсердие. Время прохождения крови по малому кругу — около 4–5 секунд.

Третий круг (портальный)

В некоторых источниках выделяют третий, портальный круг кровообращения — систему воротной вены печени. Кровь от желудочно-кишечного тракта, селезёнки и поджелудочной железы собирается в воротную вену, которая входит в печень. В печени кровь очищается от токсинов, метаболитов и микроорганизмов, после чего через печёночные вены попадает в нижнюю полую вену. Этот круг не является самостоятельным, а представляет собой часть большого круга, но имеет важное значение для детоксикации и обмена веществ.

Регуляция кровообращения

Кровообращение регулируется тремя основными механизмами:

Нервная регуляция

Осуществляется вегетативной нервной системой. Симпатический отдел (через норадреналин) вызывает сужение сосудов (вазоконстрикцию) и учащение сердцебиения, повышая артериальное давление. Парасимпатический отдел (через ацетилхолин) расширяет сосуды (вазодилатацию) и замедляет сердечный ритм. Центры регуляции находятся в продолговатом мозге и гипоталамусе.

Гуморальная регуляция

Осуществляется гормонами и биологически активными веществами. Адреналин и норадреналин (выделяются надпочечниками) усиливают сердечную деятельность и сужают сосуды. Ангиотензин-II (образуется в крови) является мощным вазоконстриктором. Атриопептид (вырабатывается в предсердиях) расширяет сосуды и снижает давление. Локальная регуляция осуществляется оксидом азота (NO), который выделяется эндотелием и вызывает расширение сосудов.

Миогенная регуляция

Сосуды способны самостоятельно реагировать на изменение давления. При повышении давления гладкие мышцы стенок артериол сокращаются, предотвращая перерастяжение. Этот механизм особенно важен для поддержания постоянства мозгового и почечного кровотока.

Показатели кровообращения

Основные параметры, характеризующие состояние кровообращения:

• Артериальное давление (АД) — давление крови на стенки артерий. Нормальное систолическое давление — 100–120 мм рт. ст., диастолическое — 60–80 мм рт. ст.
• Сердечный выброс — объём крови, выбрасываемый левым желудочком за одну минуту. В покое составляет 4–6 л/мин, при физической нагрузке может возрастать до 20–25 л/мин.
• Общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС) — суммарное сопротивление кровотоку в артериолах. Определяется тонусом гладких мышц и диаметром сосудов.
• Скорость кровотока — в аорте достигает 40–50 см/с, в капиллярах замедляется до 0,5–1 мм/с, что обеспечивает эффективный обмен веществ.

Нарушения кровообращения

Нарушения кровообращения делятся на общие (системные) и местные. К общим относятся:

• Сердечная недостаточность — неспособность сердца обеспечивать адекватный кровоток.
• Артериальная гипертензия — стойкое повышение АД выше 140/90 мм рт. ст.
• Гипотензия — пониженное АД (ниже 90/60 мм рт. ст.).
• Шок — острое нарушение кровообращения с критическим снижением перфузии тканей.

Местные нарушения включают:

• Ишемия — недостаточное кровоснабжение органа или ткани.
• Инфаркт — некроз ткани вследствие острого нарушения кровотока (например, инфаркт миокарда).
• Венозный застой — замедление оттока крови по венам.
• Тромбоз — образование тромба в сосуде, перекрывающего просвет.

Кровообращение у разных групп организмов

У беспозвоночных (насекомые, моллюски) кровеносная система незамкнутая: кровь (гемолимфа) изливается в полости тела и омывает органы непосредственно. У кольчатых червей и головоногих моллюсков система замкнутая, но сердце имеет более простое строение.

У рыб один круг кровообращения: сердце перекачивает венозную кровь через жабры, где она насыщается кислородом, и затем артериальная кровь распределяется по телу. У земноводных и пресмыкающихся два круга, но сердце трёхкамерное (два предсердия и один желудочек), что приводит к частичному смешиванию артериальной и венозной крови. У птиц и млекопитающих — четырёхкамерное сердце и полное разделение кругов, что обеспечивает высокий уровень метаболизма и теплокровность.

Интересные факты

• За сутки сердце человека перекачивает около 7 500 литров крови, совершая примерно 100 000 сокращений.
• Общий объём крови в организме взрослого человека составляет 5–6 литров.
• Кровь проходит полный круг по организму за 20–30 секунд в покое и за 8–10 секунд при физической нагрузке.
• Капилляры настолько тонкие, что эритроциты проходят через них по одному, деформируясь.
• Первое успешное переливание крови человеку было проведено в 1667 году французским врачом Жаном-Батистом Дени (переливание крови ягнёнка, что привело к смерти пациента).

Источники

1. Гайтон А. К., Холл Дж. Э. Медицинская физиология. — М.: Логосфера, 2008.
2. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека. — М.: Мир, 2005.
3. Агаджанян Н. А., Смирнов В. М. Нормальная физиология. — М.: Медицинское информационное агентство, 2009.
4. Сапин М. Р., Билич Г. Л. Анатомия человека. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012.
5. Harvey W. Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus. — 1628.