Щербатова Татьяна Васильевна.

Тема: Общие данные о строении и функциях сердечно-сосудистой системы.

Студент должен знать:

1.Кровообращение. Общий план строения ССС.

2. Морфофункциональная характеристика системы крово- и лимфообращения.
3. Кровеносные сосуды. Круги кровообращения.
4. Роль и место системы кровообращения в поддержании жизнедеятельности организма.
5. Изменение органного кровообращения при мышечной нагрузке, приёме пищи, при гипоксии, стрессе и других состояниях.
6. Микроциркуляция, её роль в механизме обмена жидкости различных веществ, между кровью и тканями.

Кровообращение. Общий план строения ССС.

Сердечно-сосудистая система транспортирует кровь ко всем органам и тканям организма. Этим она обеспечивает ритмичное течение физиологических и биохимических процессов в организме человека. К тканям и органам по кровеносным сосудам доставляются все необходимые вещества (белки, жиры, углеводы, кислород, витамины и минеральные соли) и отводятся продукты обмена веществ и углекислый газ. Другой важной функцией крови является – перенос гормональных веществ, которые вырабатываются эндокринными железами организма, и регуляция обменных процессов в организме. Еще одной важной функцией является защитная функция – выработка антител. Вместе с нервной и гуморальной системами сосудистая система обеспечивает целостность организма.

Сосудистая система делится на кровеносную и лимфатическую. Сердце как «нагнетающий насос» находится в непрерывном движении. Кровь в организме движется по кровеносной системе по большому и малому кругу кровообращения. Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов – трубок различного диаметра, последовательно соединенных между собой и образующих замкнутые круги кровообращения. Кровеносные сосуды строго ориентированы по отношению к сердцу: те кровеносные сосуды, по которым кровь течет от сердца, именуют артериями', по венам происходит приток крови к сердцу. Сердце представляет собой основной мотор в системе кровотока, заставляющий кровь постоянно циркулировать в организме. В теле человека имеется огромное количество кровеносных сосудов, которые направляются ко всем частям тела и органам, а также осуществляют отток крови от них. Сердце работает благодаря ритмическим сокращениям сердечной мышцы, составляющей его стенки. Кровеносная система выполняет в организме человека значительный объем работы: ежесуточно по кровеносным сосудам сердце перекачивает 8000 — 9000 л крови.

Морфофункциональная характеристика системы крово- и лимфообразования.

Система органов крово- и лимфообращения по своему значению занимает особое положение в организме. Она объединяет отдельные части, органы и ткани организма в одно целое, обеспечивая тем самым его функциональное единство под контролем нервной системы.

Кровообращение. Для постоянного обновления тканевой жидкости и необходима циркуляция крови. Создание такой циркуляции и обеспечивает система кровообращения. Иными словами, сердечно-сосудистая система выполняет транспортную функцию:

а) транспорт газов крови (СО2 и О2);

б) транспорт пищевых веществ;

в) транспорт продуктов обмена;

г) транспорт защитных веществ;

д) транспорт тепловой энергии;

е) транспорт воды;

ж) транспорт гормонов и других факторов гуморальной регуляции.

Таким образом, сердечно-сосудистая система выполняет роль важнейшего механизма поддержания гомеостаза.

Морфологически выделяют большой круг кровообращения, начинающийся из левого желудочка сердца, из которого выталкивается артериальная кровь. Она движется по сосудам к тканям (артериальная часть), а затем собирается в сосуды, доставляющие кровь к правому предсердию (венозная часть). Из правого желудочка кровь движется в легкие и далее снова в сердце. Легочный путь кровообращения получил название малого круга. В большом круге кровообращения к каждому органу или ткани отходят сосуды, доставляющие кровь непосредственно для обеспечения данной структуры. Кровообращение в том или ином органе называется регионарным

Лимфообращение. Лимфатическая система обеспечивает отток жидкостей от органов, выполняет кроветворную и защитную функции, участвует в обмене веществ (в лимфу поступают продукты расщепления жиров). Из клеточных элементов, в норме, в ней встречаются только лимфоциты и в очень ограниченном количестве эритроциты. Белков в лимфе меньше, чем в плазме крови. Состав лимфы не является постоянным. Лимфа образуется из тканевой жидкости, которая фильтруется в лимфатических капиллярах. От них отходят более крупные лимфатические сосуды. По левому и правому лимфатическим протокам лимфа идет в вены большого круга кровообращения. В определенных местах лимфатической системы есть скопления лимфатических узлов – подмышечные, паховые, подчелюстные и др. В них скапливаются защитные клетки крови – лимфоциты. Тут происходит обезвреживание микроорганизмов. При воспалительных инфекционных заболеваниях лимфоузлы увеличиваются в размерах, становятся болезненными и прощупываются пальцами. Движение лимфы обеспечивается сокращением стенок лимфатических сосудов, клапанами, препятствующими обратному току лимфы, сокращением скелетных мышц и отрицательным давлением в грудной полости.

Кровеносные сосуды.

Виды кровеносных сосудов:

артерии — сосуды, несущие кровь от сердца;

вены — сосуды, несущие кровь к сердцу;

капилляры — тончайшие кровеносные сосуды, образующие сеть в тканях и органах.

Самые мелкие артерии и вены, переходящие в капилляры, называются артериолами и венулами.

Крупные артерии, отходящие от сердца постепенно распадаются на более тонкие сосуды, доходя до самых тонких капилляров, которые в свою очередь постепенно сливаются сначала в венулы, затем в вены, несущие кровь к сердцу.

Диаметр кровеносных сосудов сначала уменьшается (от артерий к капиллярам), а затем — возрастает (от капилляров к венам). Так, диаметр начала аорты у человека приблизительно равен 3 см, а диаметр капилляра — от 6 до 20 мкм. Однако по мере удаления от аорты ширина сосудистого русла, несмотря на уменьшение калибра каждого из сосудов, в сумме больше аорты, следовательно, скорость движения крови в капиллярах всегда ниже, чем в более крупных сосудах.

Распределение сосудов в теле имеет определенный порядок.

Артерии, на туловище и шее, расположены на передней стороне и спереди от позвоночника; на разгибательной его стороне, на спине и затылке крупных сосудов нет. На конечностях артерии лежат на сгибательных поверхностях, в защищенных укрытых местах. В некоторых пунктах артерии частично проходят поверхностно под кожей, особенно над костями; в таких местах можно прощупать пульс или сдавить их, если потребуется остановка кровотечения.

Сенки артерий и вен состоят из трех основных слоев: интимы, медии и адвентиции.

Интима — тонкая внутренняя оболочка, выстланная со стороны полости сосудов тонким, эластичным плоским эндотелием. Интима является непосредственным продолжением эндотелия эндокарда. Функция интимы: предотвращение свертывания крови. Если эндотелий сосуда поврежден, то у места повреждения образуются небольшие сгустки крови — тромбы, которые могут вызвать закупорку сосуда. Иногда они отрываются от места образования, уносятся током крови (флотирующие тромбы) и закупоривают сосуд в каком-либо другом месте.

Средняя оболочка (медия) стенки сосудов образована гладкой мышечной тканью. Функция: регуляция просвета (диаметра) сосуда.

Адвентиция — наружная оболочка сосудов. Она образована фиброзной волокнистой соединительной тканью. Функция: механическая защита и фиксация сосуда.

Оболочки отделены друг от друга тонкими прослойками из эластических волокон. Ткани, образующие оболочки кровеносных сосудов нуждаются в питании. Поэтому наружная и средняя оболочки пронизаны сетью кровеносных капилляров, приносящих питательные вещества и кислород и удаляющих продукты обмена.

Капилляры

Стенки капилляров очень тонкие и состоят из эндотелия. Снаружи эндотелий оплетен сетью тонких соединительнотканых волокон, эластично фиксирующих капилляр. В состав капиллярной стенки входят перициты — клетки соединительной ткани с многочисленными отростками, проникающими в эндотелий. Обладая сократительной активностью они способны изменять просвет капилляра. Перициты, или клетки Руже относятся к малодифференцированным клеткам. При дифференцировке они могут превратиться в фибробласты (клетки соединительной ткани), гладкомышечные клетки или в макрофаги (клетки, способные к фагоцитозу). Стенка капилляра легко проницаема для лейкоцитов и некоторых веществ, переносимых кровью. Через стенку капилляров происходит обмен веществ между кровью и тканевыми жидкостями, а также между кровью и внешней средой (в выделительных органах). Благодаря проницаемости капиллярной стенки, происходит газообмен между кровью и воздухом, поступающем в легкие при вдохе.

Артерии

Артерии делятся на два типа:

артерии мышечного типа — мелкие (артериолы) и средние артерии;

артерии эластического типа — самые крупные артерии: аорта и ее крупные ветви.

Артерии мышечного типа

Стенка артериолы состоит из всех трех оболочек: эндотелиальной, средней из циркулярно расположенных гладкомышечных клеток и наружной соединительнотканой оболочки. При переходе артериолы в капилляр в ее стенке отмечаются только одиночные гладкие мышечные клетки. С укрупнением же артерий количество мышечных клеток постепенно увеличивается до непрерывного кольцевого слоя.

В более крупных артериях под внутренней эндотелиальной оболочкой расположен слой звездчатых клеток, играющий роль камбия (росткового слоя) для сосудов. Этот слой участвует в процессах регенерации — восстанавливает мышечный и эндотелиальный слои артерии. Чем крупнее артерия, тем больше развит камбиальный (ростковый) слой.

Артерии эластического типа.

Артерии крупного калибра (легочная артерия, аорта и ее крупные ветви) называются артериями эластического типа, т. к. в их стенках преобладают эластические элементы. Наличие большого количества эластических элементов (волокон, мембран) позволяет этим сосудам растягиваться при систоле сердца и возвращаться в исходное положение во время диастолы. 

Внутренний слой аорты состоит из эндотелия и субэндотелиального слоя.

Субэндотелиальный слой составляет примерно 15 — 20 % толщины стенки сосуда.

Состав субэндотелиального слоя:

рыхлая фибриллярная соединительная ткань;

клетки звездчатой формы, выполняющие трофическую функцию для эндотелия;

отдельные продольно направленные гладкие мышечные клетки.

Глубже субэндотелиального слоя в составе внутренней оболочки расположено густое сплетение эластических волокон, соответствующее внутренней эластической мембране.

Межклеточное вещество внутренней оболочки аорты играет большую роль в питании стенки сосуда и обусловливает степень проницаемости стенки сосуда. У людей среднего и пожилого возраста в межклеточном веществе обнаруживаются холестерин и жирные кислоты.

В средней оболочке концентрически расположены прочные эластические и коллагеновые волокна. Гладкомышечный слой представлен одиночными клетками, косо залегающими в волокнах.

Наружная оболочка состоит из рыхлой волокнистой соединительной ткани с большим количеством продольных толстых эластических и коллагеновых волокон. Адвентиция богата кровеносными сосудами и нервными волокнами. Функция адвентиции: защита сосудов от перерастяжения и разрывов.

Вены

Стенки вен обычно тоньше, чем стенки артерий, и имеют ряд особенностей:

слабо развит средний гладкомышечный слой;

мало эластических волокон (вены легко спадаются);

наружная оболочка построена из волокнистой соединительной ткани, в которой преобладают коллагеновые волокна;

есть клапаны.

Внутренняя оболочка вен (интима) образует в них клапаны в виде полулунных кармашков. Клапаны отсутствуют в венах мозга и его оболочек, в венах костей и большей части вен внутренних органов. Клапаны развиты в венах конечностей и шеи. Функция клапанов: препятствие обратному току крови. Одни клапаны не могут обеспечить циркуляцию крови, так как все равно весь столб жидкости давил бы на нижележащие отделы. Вены расположены между скелетными мышцами, которые, сокращаясь, сжимают венозные сосуды. Такой "мышечный насос" помогает циркуляции крови.

Круги кровообращения.

Кровеносные сосуды тела человека объединяют в большой и малый круги кровообращения. В настоящее время принято дополнительно выделять венечный круг кровообращения.

Большой круг кровообращения начинается аортой, которая выходит из левого желудочка. Отходящие от нее ветви разносят артериальную кровь ко всем органам тела. При прохождении по кровеносным капиллярам органов артериальная кровь превращается в венозную, которая по венам органов оттекает в верхнюю и нижнюю полые вены. Этими венами, впадающими в правое предсердие, большой круг кровообращения заканчивается. Основное назначение сосудов большого круга кровообращения состоит в том, что по артериям артериальная кровь доставляет во все органы питательные вещества и кислород, в капиллярах происходит обмен веществ между кровью и тканями органов, по венам венозная кровь уносит из органов продукты обмена и другие вещества, например, питательные вещества из тонкой кишки.

А: 1 — капиллярная сеть большого круга кровообращения, 2 — правая половина сердца, 3 — левая половина сердца;

Б: 1 — капиллярная сеть малого круга кровообращения, 2 — правая половина сердца, 3 — левая половина сердца

Венечный круг кровообращения, или сердечный, включает сосуды самого сердца, предназначенные для кровоснабжения главным образом сердечной мышцы. Начинается левой и правой венечными, или коронарными, артериями, которые отходят от начального отдела аорты — луковицы аорты.

Малый круг кровообращения, или легочный, начинается легочным стволом, который выходит из правого желудочка. По ветвям легочного ствола — легочным артериям — венозная кровь достигает легких. При прохождении по кровеносным капиллярам легких венозная кровь превращается в артериальную. Артериальная кровь из легких оттекает по четырем легочным венам, впадающим в левое предсердие, где малый круг кровообращения заканчивается. Основное назначение сосудов малого круга кровообращения состоит в том, что по артериальным сосудам венозная кровь доставляет в легкие углекислый газ, в капиллярах кровь освобождается от излишков углекислого газа и обогащается кислородом, по венам артериальная кровь уносит из легких кислород.

Роль и место системы кровообращения в поддержании жизнедеятельности организма.

Благодаря постоянному движению крови в сосудах выполняются основные функции системы кровообращения:

1) транспорт веществ, необходимых для обеспечения специфической деятельности клеток организма;

2) доставка к клеткам организма химических веществ, регулирующих их обмен;

3) отвод от клеток продуктов метаболизма;

4) гуморальная, т. е. осуществляемая через жидкость, связь органов и тканей между собой;

5) доставка тканям средств защиты;

6) удаление вредных веществ из организма;

7) обмен тепла в организме.

Следовательно, система кровообращения выполняет одновременно две задачи: обеспечивает циркуляцию крови в системе и питательную функцию клеток всех органов и тканей. При этом к тканям доставляются не только питательные вещества, но также кислород, физиологически активные вещества, в том числе гормоны, вода, соли, а из тканей выводятся углекислота и другие продукты обмена веществ.

Изменение органного кровообращения при мышечной нагрузке, приёме пищи, при гипоксии, стрессе и других состояниях.

В первые минуты после еды происходит увеличение кровотока в сосудах ЖКТ (отчасти за счет выпрямления спиралевидных артерий), причем лишь в отделах, функциональная активность которых усилена. Эта фаза реакции сосудистой системы ЖКТ на прием пищи продолжается 5—30 мин. Через 30 мин после приема пищи кровоток в брыжеечной артерии значительно возрастает (на 30—130 % по сравнению с состоянием «натощак») и сохраняется на таком уровне в течение 3—7 ч. Степень увеличения кровотока после приема пищи определяется ее химическим составом и исходным функциональным состоянием органов ЖКТ.

Физическое напряжение вызывает немедленные реакции различных функциональных систем, включая мышечную, сердечно-сосудистую и дыхательную. Выраженность этих реакций определяется адаптированностью организма к физическим нагрузкам и степенью тяжести выполняемой работы. Частота сердечных сокращений. По характеру изменения ЧСС можно выделить две формы работы: лёгкая, неутомительная работа - с достижением стационарного состояния - и тяжёлая, вызывающая утомление работа. Даже после завершения работы ЧСС изменяется в зависимости от имевшего место напряжения. После лёгкой работы ЧСС возвращается к первоначальному уровню в течение 3-5 мин; после тяжёлой работы период восстановления значительно дольше - при чрезвычайно тяжёлых нагрузках он достигает нескольких часов.

При тяжёлой работе кровоток и обмен веществ в работающей мышце увеличивается более чем в 20 раз. Степень изменений показателей кардио- и гемодинамики при мышечной деятельности зависит от её мощности и физической подготовленности (адаптированности) организма.

Рис. Изменение частоты сердечных сокращений у лиц со средней работоспособностью при лёгкой и тяжёлой динамической работе постоянной интенсивности

У лиц, тренированных к физическим нагрузкам, происходит гипертрофия миокарда, увеличивается плотность капилляров и сократительные характеристики миокарда.

• Сердце увеличивается в размерах за счёт гипертрофии кардиомиоцитов. Вес сердца у высококвалифицированных спортсменов увеличивается до 500 г (рис. 6-2), в миокарде повышается концентрация миоглобина, полости сердца увеличиваются.
• Плотность капилляров на единицу площади в тренированном сердце существенно увеличивается. Коронарный кровоток и обменные процессы возрастают в соответствии с работой сердца.
• Сократимость миокарда (максимальная скорость прироста давления и фракции выброса) заметно повышается у спортсменов благодаря положительному инотропному действию симпатических нервов.
• При физической нагрузке сердечный выброс увеличивается вследствие повышения ЧСС и ударного объёма, причём изменения этих величин сугубо индивидуальны. У здоровых молодых людей (за исключением высокотренированных спортсменов) сердечный выброс редко превышает 25 л/мин.

Регионарный кровоток. При физических нагрузках значительно изменяется регионарный кровоток. Усиление кровотока в работающих мышцах связано не только с увеличением сердечного выброса и АД, но и с перераспределением ОЦК. При максимальной динамической работе кровоток в мышцах возрастает в 18-20 раз, в венечных сосудах сердца в 4-5 раз, но уменьшается в почках, органах брюшной полости.

• У спортсменов закономерно возрастает конечно-диастолический объём сердца (в 3-4 раза больше, чем ударный объём). У обычного человека этот показатель лишь в 2 раза больше.
• При мышечной деятельности возрастает возбудимость миокарда, изменяется биоэлектрическая активность сердца, что сопровождается укорочением интервалов PQ, QT электрокардиограммы. Чем больше мощность работы и ниже уровень физической подготовки организма, тем больше изменяются показатели электрокардиограммы.
• При учащении сердечных сокращений до 200 в минуту длительность диастолы уменьшается до 0,10-0,11 с, т.е. более чем в 5 раз по отношению к данной величине в покое. Наполнение желудочков при этом происходит в течение 0,05-0,08 с.

Артериальное давление у человека при мышечной деятельности значительно увеличивается. При беге, вызывающем учащение сокращений сердца до 170-180 в минуту, возрастает:

- систолическое давление в среднем со 130 до 250 мм рт.ст.;

- среднее давление - с 99 до 167 мм рт.ст.;

- диастолическое - с 78 до 100 мм рт.ст.

• При интенсивной и длительной мышечной деятельности увеличивается жёсткость магистральных артерий за счёт усиления эластического каркаса и повышения тонуса гладких мышечных волокон. В артериях мышечного типа можно наблюдать умеренную гипертрофию мышечных волокон.
• Давление в центральных венах при мышечной деятельности, так же как и центральный объём крови, возрастает. Это обусловлено повышением венозного возврата крови при увеличении тонуса стенок вен. Работающие мышцы выполняют роль дополнительного насоса, который обозначается как «мышечный насос», обеспечивающий повышенный (адекватный) приток крови к правому сердцу.
• Общее периферическое сопротивление сосудов при динамической работе может снижаться в 3-4 раза по сравнению с исходным, нерабочим состоянием.

Потребление кислорода возрастает на величину, которая зависит от нагрузки и эффективности затрачиваемых усилий.

• При лёгкой работе достигается стационарное состояние, когда потребление кислорода и его утилизация эквивалентны, но это происходит лишь по прошествии 3-5 мин, в течение которых кровоток и обмен веществ в мышце приспосабливаются к новым требованиям. До тех пор, пока не будет достигнуто стационарное состояние, мышца зависит от небольшого кислородного резерва, который обеспечивается О2, связанным с миоглобином, и от способности извлекать кислород из крови.
• При тяжёлой мышечной работе, даже если она выполняется с постоянным усилием, стационарное состояние не наступает; как и ЧСС, потребление кислорода постоянно повышается, достигая максимума.

В конечном итоге адаптация организма к действию высоких физических нагрузок приводит к увеличению мощности и функциональных резервов сердечно-сосудистой системы, поскольку именно она лимитирует длительность и интенсивность динамической нагрузки.

ГИПОДИНАМИЯ

Освобождение человека от физического труда ведёт к физической детренированности организма, в частности - к изменению кровообращения, экономичность, мощность и эффективность кровообращения снижаются.

• В большом круге кровообращения наблюдают снижение систолического, среднего и пульсового АД. В малом круге кровообращения, когда гипокинезия сочетается с уменьшением гидростатического давления крови (постельный режим, невесомость) повышается приток крови к лёгким, возрастает давление в лёгочной артерии.
• В условиях покоя при гипокинезии:

- ЧСС закономерно возрастает;

- сердечный выброс и ОЦК уменьшаются;

- при длительном постельном режиме заметно уменьшаются размеры сердца, объёмы его полостей, а также масса миокарда.

• В условиях гипокинезии изменяется фазовая структура сердечного цикла:

- сокращается фаза изгнания крови и механической систолы;

- увеличивается длительность фазы напряжения, изометрического сокращения и расслабления миокарда;

- снижается начальная скорость повышения внутрижелудочкового давления.

Гиподинамия миокарда. Всё вышесказанное свидетельствует о развитии фазового синдрома «гиподинамии» миокарда. При гипокинезии развивается устойчивая адаптация сосудистой системы и регионарного кровотока к этим условиям.

Таблица. Основные показатели сердечно-сосудистой системы у человека в условиях гипокинезии.

Изменения регуляции кровообращения. При гипокинезии признаки преобладания симпатических влияний над парасимпатическими изменяют систему регуляции деятельности сердца:

КРОВООБРАЩЕНИЕ ПРИ КИСЛОРОДНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

С увеличением высоты атмосферное давление падает, и парциальное давление кислорода (PO2) уменьшается пропорционально снижению атмосферного давления. Реакция организма (в первую очередь органов дыхания, кровообращения и крови) на кислородную недостаточность зависит от её выраженности и продолжительности.

Для кратковременных реакций в условиях высокогорья требуется лишь несколько часов, для первичной адаптации - несколько дней и даже месяцев, а стадия стабильной адаптированности мигрантов приобретается годами. Наиболее эффективно адаптивные реакции проявляются у коренного населения высокогорных районов вследствие долговременной естественной адаптации.

Начальный период адаптации

Передвижение человека (миграция) с равнинной местности в горы сопровождается выраженным изменением гемодинамики большого и малого круга кровообращения.

• Развивается тахикардия и увеличивается минутный объём кровотока (МОК). ЧСС на высоте 6000 м у вновь прибывших в условиях покоя достигает 120 в минуту. Физическая нагрузка вызывает более выраженную тахикардию и увеличение МОК, чем на уровне моря.
• Ударный объём меняется незначительно (может наблюдаться как увеличение, так и снижение), но увеличивается линейная скорость кровотока.
• Системное АД в первые дни пребывания на высотах несколько повышается. Подъём систолического АД вызван в основном приростом МОК, а диастолического - ростом периферического сосудистого сопротивления.
• ОЦК увеличивается вследствие мобилизации крови из депо.
• Возбуждение симпатической нервной системы реализуется не только тахикардией, но и парадоксальной дилатацией вен большого круга кровообращения, что приводит на высотах 3200 и 3600 м к снижению венозного давления.
• Происходит перераспределение регионарного кровотока.

- Кровоснабжение головного мозга возрастает за счёт редукции кровотока в сосудах кожи, скелетных мышц и пищеварительного тракта. Головной мозг один из первых реагирует на кислородную недостаточность. Это объясняется особой чувствительностью коры больших полушарий к гипоксии вследствие использования значительного количества О2 на метаболические нужды (мозг весом 1400 г потребляет около 20% кислорода, потребляемого организмом).

- В первые дни высокогорной адаптации снижается кровоток в миокарде.

- Объём крови в лёгких заметно увеличивается. Первичная высокогорная артериальная гипертензия - увеличение АД в сосудах лёгких. В основе заболевания находится повышение тонуса мелких артерий и артериол в ответ на гипоксию, обычно лёгочная гипертензия начинает развиваться на высоте 1600-2000 м над уровнем моря, её величина прямо пропорциональна высоте и сохраняется в течение всего срока пребывания в горах.

• Повышение лёгочного АД при подъёме на высоту возникает сразу, достигая своего максимума через сутки. На 10-й и 30-й дни лёгочное АД постепенно снижается, но не достигает исходного уровня.
• Физиологическая роль лёгочной гипертензии заключается в увеличении объёмной перфузии лёгочных капилляров за счёт включения в газообмен структурных и функциональных резервов органов дыхания.
• Вдыхание чистого кислорода или газовой смеси, обогащённой кислородом, на большой высоте приводит к снижению АД в малом круге кровообращения.

Лёгочная гипертензия в совокупности с приростом МОК и центрального объёма крови предъявляют к правому желудочку сердца повышенные требования. На больших высотах при срыве адаптивных реакций может развиться горная болезнь или острый отёк лёгких.

Высотные пороги эффектов

Эффект кислородной недостаточности в зависимости от высоты и степени экстремальности местности можно подразделить на четыре зоны, отграниченные друг от друга эффективными порогами (Ruf S., Strughold H., 1957).

Нейтральная зона. До высоты 2000 м способность к физической и умственной деятельности страдает мало или вовсе не изменяется.

Зона полной компенсации. На высотах между 2000 и 4000 м даже в покое возрастают ЧСС, сердечный выброс и МОД. Увеличение этих показателей во время работы на таких высотах происходит в большей степени, чем на уровне моря, так что и физическая, и умственная работоспособность значительно снижаются.

Зона неполной компенсации (зона опасности). На высотах от 4000 до 7000 м у неадаптированного человека развиваются различные расстройства. По достижении порога нарушений (предел безопасности) на высоте 4000 м сильно падает физическая работоспособность, а также ослабевает способность к реакции и принятию решений. Возникают мышечные подёргивания, снижается АД, постепенно затуманивается сознание. Эти изменения обратимы.

Критическая зона. Начиная с 7000 м и выше, в альвеолярном воздухе становится ниже критического порога - 30-35 мм рт.ст. (4,0-4,7 кПа). Наступают потенциально летальные расстройства ЦНС, сопровождающиеся бессознательным состоянием и судорогами. Эти нарушения могут быть обратимы при условии быстрого повышения во вдыхаемом воздухе. В критической зоне решающее значение имеет длительность кислородной недостаточности. Если гипоксия продолжается слишком долго, происходят нарушения в регулирующих звеньях ЦНС и наступает смерть.

Длительное пребывание в высокогорье

При длительном пребывании человека в условиях высокогорья на высотах до 5000 м происходят дальнейшие адаптивные изменения сердечно-сосудистой системы.

• ЧСС, ударный объём и МОК стабилизируются и снижаются до исходных величин и даже ниже.
• Развивается выраженная гипертрофия правых отделов сердца.
• Плотность кровеносных капилляров во всех органах и тканях возрастает.
• ОЦК остаётся увеличенным на 25-45% за счёт увеличения объ- ёма плазмы и эритроцитарной массы. В условиях высокогорья усиливается эритропоэз, поэтому концентрация гемоглобина и количество эритроцитов увеличиваются.

КРОВООБРАЩЕНИЕ ПРИ ИЗБЫТКЕ КИСЛОРОДА

Длительное воздействие гипероксии приводит к развитию токсических эффектов кислорода и снижению надёжности приспособи- тельных реакций сердечно-сосудистой системы. Избыток кислорода в тканях ведёт к усилению перекисного окисления липидов (ПОЛ) и истощению эндогенных антиоксидантных резервов (в частности, жирорастворимых витаминов) и антиокислительной ферментативной системы. В связи с этим усиливаются процессы катаболизма и деэнергизации клеток.

• ЧСС уменьшается, возможно развитие аритмий.
• Кровоток в головном мозге, сердце, печени и тканях снижается на 12-20%. В лёгких кровоток может снижаться, возрастать и возвращаться к исходному уровню.
• Системное АД меняется незначительно. Обычно повышается диастолическое давление. Сердечный выброс достоверно снижается, а общее периферическое сопротивление повышается. Скорость кровотока и ОЦК при дыхании гипероксической смесью существенно уменьшаются.
• Давление в правом желудочке сердца и лёгочной артерии при гипероксии чаще снижается.
• Брадикардия при гипероксии обусловлена преимущественно усилением вагусных влияний на сердце, а также прямого действия кислорода на миокард.
• Плотность функционирующих капилляров в тканях уменьшается.
• Сужение сосудов при гипероксии определяется или прямым действием кислорода на гладкие мышцы сосудов, или опосредованно - через изменение концентрации вазоактивных веществ.

Таким образом, если на острую и хроническую гипоксию организм человека отвечает сложным и достаточно эффективным комплексом приспособительных реакций, формирующих механизмы долговременной адаптации, то на действие острой и хронической гипероксии эффективных средств защиты организм не имеет.

КРОВООБРАЩЕНИЕ ПРИ НИЗКИХ ВНЕШНИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Существует по меньшей мере четыре внешних фактора, оказывающих серьёзное влияние на кровообращение человека в условиях Крайнего Севера:

- резкие сезонные, меж- и внутрисуточные перепады атмосферного давления;

- холодовое воздействие;

- резкое изменение фотопериодичности (полярный день и полярная ночь);

- колебания магнитного поля Земли.

Первичная северная артериальная лёгочная гипертензия - наиболее характерная приспособительная реакция. Повышение АД в малом круге кровообращения возникает на уровне моря в условиях нормального барометрического давления и содержания О2 в воздухе. В основе такой гипертензии находится повышенное сопротивление мелких артерий и артериол лёгких. Северная лёгочная гипертензия имеет повсеместное распространение среди приезжего и коренного населения приполярных районов и встречается в адаптивной и дезадаптивной формах.

• Адаптивная форма протекает бессимптомно, выравнивает вентиляционно-перфузионные отношения и оптимизирует кислородный режим организма. Систолическое давление в лёгочной артерии при гипертензии поднимается до 40 мм рт.ст., общее лёгочное сопротивление повышается незначительно.
• Дезадаптивная форма. Развивается скрытая дыхательная недостаточность - «полярная одышка», снижается работоспособность. Систолическое давление в лёгочной артерии достигает 65 мм рт.ст., а общее лёгочное сопротивление превышает 200 динХсекХсм-5. При этом происходит расширение ствола лёгочной артерии, развивается выраженная гипертрофия правого желудочка сердца, одновременно снижаются ударный и минутный объёмы сердца.

КРОВООБРАЩЕНИЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

Аридные зоны характеризуются высокими температурами и низкой относительной влажностью воздуха. Температурные условия в этих зонах в жаркое время года и в дневные часы таковы, что поступление тепла в организм путём инсоляции и контакта с горячим воздухом может в 10 раз превысить теплообразование в организме в покое. Подобный тепловой стресс при отсутствии эффективных механизмов теплоотдачи быстро приводит к перегреванию тела. Тепловые состояния организма в условиях высоких внешних температур классифицируют как нормотермию, компенсированную гипертермию и некомпенсированную гипертермию.

Гипертермия - пограничное состояние организма, из которого возможен переход в нормотермию или летальный исход (тепловая гибель). Критическая температура тела, при которой происходит тепловая гибель, у человека соответствует +42-43 градуса C.

Действие высокой температуры воздуха на человека, не адаптированного к жаре, вызывает:

• Расширение периферических сосудов - основная реакция на тепло в аридных зонах. Расширение сосудов, в свою очередь, должно сопровождаться нарастанием ОЦК; если этого не происходит, то наступает падение системного АД.
• Объём циркулирующей крови (ОЦК) на первых этапах теплового воздействия возрастает. При гипертермии (вследствие испарительной теплоотдачи) ОЦК снижается, что влечёт за собой и снижение центрального венозного давления.
• Общее периферическое сопротивление сосудов. Вначале (первая фаза) уже при небольшом увеличении температуры тела снижается систолическое и диастолическое АД. Основной причиной снижения диастолического давления является уменьшение общего периферического сопротивления сосудов. Во время теплового стресса, когда температура тела повышается до +38 гр С, общее периферическое сопротивление сосудов снижается на 40-55%. Это обусловлено дилатацией периферических сосудов, прежде всего - кожи. Дальнейшее повышение температуры тела (вторая фаза), напротив, может сопровождаться повышением общего периферического сопротивления сосудов и диастолического давления при выраженном снижении систолического давления.
• Частота сердечных сокращений (ЧСС) возрастает, особенно у малотренированных и плохо адаптированных людей. У человека в условиях покоя при высокой внешней температуре прирост числа сердечных сокращений может достигнуть 50-80%. У хорошо адаптированных людей тепло не вызывает учащения пульса до тех пор, пока тепловой стресс не станет слишком выраженным.
• Центральное венозное давление при повышении температуры тела возрастает, но тепловое воздействие может вызвать и противоположный эффект - транзиторное уменьшение центрального объёма крови и стойкое снижение давления в правом предсердии. Вариабельность показателей центрального венозного давления обусловлена различием деятельности сердца и ОЦК.
• Минутный объём кровообращения (МОК) возрастает. Ударный объём сердца остаётся нормальным или незначительно снижается, что наблюдается чаще. Работа правого и левого желудочков сердца при воздействии высоких внешних температур (особенно при гипертермии) значительно увеличивается.
• Высокая внешняя температура, практически исключающая у человека все пути теплоотдачи, кроме испарения пота, требует значительного усиления кожного кровотока. Рост кровотока в коже обеспечивается в основном увеличением МОК и в меньшей мере - его регионарным перераспределением: при тепловой нагрузке в условиях покоя у человека снижается кровоток в чревной области, почках и скелетной мускулатуре, что «освобождает» до 1 л крови/мин; остальную часть увеличенного кожного кровотока (до 6-7 л крови/мин) обеспечивает сердечный выброс.
• Интенсивное потоотделение в конечном итоге приводит к дегидратации организма, сгущению крови и уменьшению ОЦК. Это влечёт за собой дополнительную нагрузку на сердце.

Адаптация человека в юмидных зонах (тропиках), где - кроме повышенных температур - высока относительная влажность воздуха, протекает сходно с аридными зонами. Для тропиков характерно значительное напряжение водного и электролитного баланса. У постоянных жителей влажных тропиков разница между температурой «ядра» и «оболочки» тела, кистей и стоп больше, чем у мигрантов из Европы, что способствует лучшему выведению тепла из организма. Кроме того, у аборигенов влажных тропиков механизмы выделения тепла с потом совершеннее, чем у приезжих. У аборигенов в ответ на температуру, превышающую +27 гр С, потоотделение начинается быстрее и интенсивнее, чем у мигрантов из других климатогеографических регионов. Например, у австралийских аборигенов количество пота, испаряемое с поверхности тела, вдвое превышает показатели у европейцев, находящихся в идентичных условиях.

КРОВООБРАЩЕНИЕ ПРИ ИЗМЕНЁННОЙ ГРАВИТАЦИИ

Гравитационный фактор оказывает постоянное воздействие на кровообращение, особенно на области низкого давления, формируя гидростатический компонент артериального давления. В связи с невысоким давлением в малом круге кровообращения, кровоток в лёгких в значительной степени зависит от гидростатического давления, т.е. гравитационного эффекта крови. У взрослого человека в вертикальном положении верхушки лёгких расположены примерно на 15 см выше основания лёгочной артерии, поэтому гидростатическое давление в верхних отделах лёгких примерно равно артериальному. В нижних отделах лёгких гидростатическое давление складывается с артериальным, что приводит к дополнительному растяжению сосудов и их полнокровию. Указанные особенности гемодинамики малого круга сопровождаются значительной неравномерностью кровотока в различных отделах лёгких. Эта неравномерность зависит от положения тела и отражается на показателях регионарного насыщения крови кислородом. Однако, несмотря на эти особенности, у здорового человека насыщение крови лёгочных вен кислородом составляет 96-98%.

РЕАКЦИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ НА СТРЕССОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Стресс (от англ. stress – «давление, напряжение») – это неспецифическая реакция организма на неблагоприятные воздействия внешних физических или психологических факторов, которая нарушает его гомеостаз и соответствует состоянию нервной системы организма, выражающемуся в его адаптации к необычным экстремальным условиям. Канадский физиолог Г. Селье утверждает, что стресс неизбежен в жизни каждого человека, его полное отсутствие означало бы смерть. Однако чаще стрессовые воздействия носят продолжительный характер и приводят к значительному изменению работы различных физиологических систем организма и его функционального состояния.

В момент стрессовой ситуации в организме регистрируются выраженные нарушения вегетативной регуляции ССС. Неоднократные экстремальные ситуации, негативные эмоциональные воздействия нарушают обычную деятельность коры головного мозга и центров области гипоталамуса. Ослабление контроля со стороны коры головного мозга приводит к существенному увеличению возбудимости вазомоторного центра и, как следствие, к нарушению тонуса сосудов. ССС считается индикатором адаптационных процессов и функционального состояния организма в целом. Установлено, что под воздействием стресса запускается ряд каскадных реакций, которые приводят к разнообразным гемодинамическим изменениям с формированием повышенной стрессовой реактивности и к повышенному риску развития сердечно-сосудистых заболеваний. Приспособительные реакции под воздействием экстремального фактора постоянно избыточны, вследствие этого стрессовой реакции сопутствуют не только адаптивные, но и патологические изменения. Согласно результатам исследований, неблагоприятными последствиями психологического стресса со стороны ССС являются: увеличение частоты сердечных сокращений, нарушения ритма сердца (синусовая тахикардия, экстрасистолия, фибрилляция и трепетание предсердий), увеличение потребности сердечной мышцы в кислороде, нарушение питания сердечной мышцы (нарушение обмена веществ) и др. Такие негативные явления могут вызывать гипертрофию левого желудочка, снижение эластичности крупных артерий, местные и общие нарушения кровообращения.

Некоторые особенности сердечной деятельности (частота сердечных сокращений, вариабельность сердечного ритма, артериальное давление) изменяются в течение дня и ночи и имеют собственные биоритмы, которые синхронизируются во времени в период бодрствования и сна. Самые разные стрессовые ситуации часто провоцируют сбой данных биоритмов.

Согласно результатам российских и зарубежных исследователей, острый стресс приводит к нарушениям вегетативной регуляции ССС, проявляющимся в повышении частоты сердечных сокращений, повышении значений систолического и диастолического артериального давления. Психоэмоциональный стресс может не только повышать АД, но и усиливать его колебания. Физиологические показатели ССС организма не всегда возвращаются в нормальное состояние. Частой реакцией на экстремальные ситуации является повышение АД, которое достигает нормальных физиологических значений в течение нескольких дней после прекращения воздействия стресса.

Микроциркуляция, её роль в механизме обмена жидкости различных веществ между кровью и тканями.

Кровообращение начинается в тканях, где совершается обмен веществ через стенки капилляров (кровеносных и лимфатических). Капилляры составляют главную часть микроциркуляторного русла, в котором происходит микроциркуляция крови и лимфы. К микроциркуляторному руслу относятся также лимфатические капилляры и интерстициальные пространства.

Микроциркуляция — это движение крови и лимфы в микроскопической части сосудистого русла. Микроциркуляторное русло, по В. В. Куприянову, включает 5 звеньев:

1) артериолы как наиболее дистальные звенья артериальной системы,

2) прекапилляры, или прекапиллярные артериолы, являющиеся промежуточным звеном между артериолами и истинными капиллярами;

3) капилляры; 4) посткапилляры, или посткапиллярные венулы,

5) венулы, являющиеся корнями венозной системы.

 Все эти звенья снабжены механизмами, обеспечивающими проницаемость сосудистой стенки и регуляцию кровотока на микроскопическом уровне. Микроциркуляция крови регулируется работой мускулатуры артерий и артериол, а также особых мышечных сфинктеров, существование которых предсказал И. М. Сеченов и назвал их «кранами». Такие сфинктеры находятся в пре- и посткапиллярах. Одни сосуды микроциркуляторного русла (артериолы) выполняют распределительную функцию, а остальные (прекапилляры, капилляры, посткапилляры и венулы) — трофическую (обменную). В каждый данный момент функционирует только часть капилляров (открытые капилляры), а другая остается в резерве (закрытые капилляры).

Кроме названных сосудов, советскими анатомами доказана принадлежность к микроциркуляторному руслу артериоловенулярных анастомозов, имеющихся во всех органах и представляющих пути укороченного тока артериальной крови в венозное русло, минуя капилляры. Эти анастомозы подразделяются на истинные анастомозы, или шунты (с запирательными устройствами, способными перекрывать ток крови, и без них), и на межартериолы, или полушунты. Благодаря наличию артериоловенулярных анастомозов терминальный кровоток делится на два пути движения крови:

1) транскапиллярный, служащий для обмена веществ,

2) необходимый для регуляции гемодинамического равновесия внекапиллярный юкстакапиллярный (от лат. juxta — около, рядом) ток крови; последний совершается благодаря наличию прямых связей (шунтов) между артериями и венами (артериовенозные анастомозы) и артериолами и венулами (артериоловенулярные анастомозы).

Благодаря внекапиллярному кровотоку происходят при необходимости разгрузка капиллярного русла и ускорение транспорта крови в органе или данной области тела. Это особая форма окольного, коллатерального, кровообращения (Куприянов В. В., 1964). Микроциркуляторное русло представляет не механическую сумму различных сосудов, а сложный анатомо-физиологический комплекс, состоящий из 7 звеньев (5 кровеносных, лимфатического и интерстициального) и обеспечивающий основной жизненно важный процесс организма — обмен веществ. Поэтому В. В. Куприянов рассматривает его как систему микроциркуляции.

Строение микроциркуляторного русла имеет особенности в разных органах, соответствующие их строению и функции. Так, в печени встречаются широкие капилляры — печеночные синусоиды, в которые поступает артериальная и венозная (из воротной вены) кровь. В почках имеются артериальные капиллярные клубочки. Особые синусоиды свойственны костному мозгу и т. п. Процесс микроциркуляции жидкости не ограничивается микроскопическими кровеносными сосудами. Организм человека на 70 % состоит из воды, которая содержится в клетках и тканях и составляет основную массу крови и лимфы. Лишь 1/3 всей жидкости находится в сосудах, а остальные 4/5 ее содержатся в плазме клеток и в межклеточной среде. Микроциркуляция жидкости осуществляется, кроме кровеносной системы, в тканях, в серозных и других полостях и на пути транспорта лимфы. Из микроциркуляторного русла кровь поступает по венам, а лимфа — по лимфатическим сосудам, которые в конечном счете впадают в присердечные вены. Венозная кровь, содержащая присоединившуюся к ней лимфу, вливается в сердце, сначала в правое предсердие, а из него в правый желудочек. Из последнего венозная кровь поступает в легкие по малому (легочному) кругу кровообращения.