Физиология кровообращения

Физиология кровообращения План 1. Этапы филогенеза сердечно сосудистой системы. 2. Кровеносные сосуды. 3. Законы движения крови. 4. Кровоток в разных сосудах. 5. Регуляция кровообращения.

Внутренняя среда органима • Термин предложен французским физиологом К. Бернаром. • В это понятие включена совокупность жидкостей – кровь, лимфа, тканевая, цереброспинальная, суставная, плевральная – и другие жидкости, которые омывают клетки и околоклеточные структуры тканей, принимая непосредственное участие в осуществлении обменных реакций организма.

• Основой внутренней среды у высших животных является кровь. • Роль непосредственной питательной среды выполняет тканевая жидкость. • Внутренняя среда характеризуется динамическим постоянством — гомеостазом, что имеет особое значение в жизнедеятельности организма. • Определяя состав крови, лимфы, тканевой жидкости, можно судить об обменных процессах, происходящих в отдельных органах, тканях или в организме в целом

Непрерывное движение крови в организме обеспечивает система органов кровообращения • В процессе эволюции сосудистая система появилась не сразу. • У одноклеточных движение веществ внутри клетки обеспечивается движением цитоплазмы. • Важным процессом для них является диффузия.

Губки и кишечнополостные Кровеносная система отсутствует, функции приноса питательных веществ выполняет вода.

Низшие черви • Плоские черви – нет кровеносной системы; • Круглые черви – внутри тела циркулирует гидролимфа, сосудов нет.

Моллюски • Незамкнутая кровеносная система, появляется камерное сердце • Брюхоногие • Головоногие • Двустворчатые

Членистоногие • Незамкнутая кровеносная система, сердце трубчатое • По сосудам циркулирует гемолимфа Насекомые Паукобразные

Следующий этап эволюции • Характерным направлением эволюции сосудистой системы является ее обособление и превращение в замкнутую. У кольчатых червей, головоногих моллюсков и хордовых появляется система кровообращения с одним или несколькими нагнетательными устройствами.

Эволюционные связи животных Гипотетический предок (похож на дождевого червя) Членистоногие Моллюски Кольчатые черви Хордовые

Низшие хордовые – ланцетник • Замкнутая кровеносная система • Сердце отсутствует. • Пульсирует брюшной сосуд

Рыбы • Сердце двухкамерное, • Круг кровообращения один.

• Выход позвоночных из водной среды на сушу вызвал появление второго – легочного – круга кровообращения. • Однако разделение кругов кровообращения у пойкилотермных позвоночных является неполным, артериальная и венозная кровь частично смешивается в сердце. • Одновременно происходит усложнение строения сердца. Масса его относительно массы тела возрастает, изменяется строение стенок.

Земноводные

Пресмыкающиеся

Птицы • Сердце четырехкамерное. • Венозная и артериальная кровь в сердце полностью разделена.

Млекопитающие

Кровеносная система человека

Функциональные типы сосудов • Генератор давления и расхода – сердце. • Сосуды котла или высокого давления (амортизирующие) –аорта, легочная артерия. • Сосуды стабилизаторы давления (резистивные) – артерии. • Сосуды распределители кровотока (сфинктеры) – артериолы и прекапилляры. • Обменные сосуды – капилляры. • Аккумулирующие сосуды (ёмкостные) – венулы и вены. Наиболее ёмкими являются вены печени, брюшной полости, подсосочкового сплетения кожи. • Сосуды возврата крови – полые вены. • Шунтирующие сосуды – артерио венулярные анастомозы. Располагаются в некоторых органах – коже уха, носа, стопы. • Резорбтивные сосуды – лимфатические сосуды.

Строение стенок кровеносных сосудов

Основные законы гемодинамики • Гемодинамика — раздел физиологии кровообращения, использующий законы гидродинамики (физические явления движения жидкости в замкнутых сосудах) для исследования причин, условий и механизмов движения крови в сердечнососудистой системе. • Гемодинамика определяется двумя силами: давлением, которое оказывает влияние на жидкость, и сопротивлением, которое она испытывает при трении о стенки сосудов и вихревых движениях.

Силой, создающей давление в сосудистой системе, является сердце • У человека среднего возраста при каждом сокращении сердца в сосудистую систему выталкивается 60 - 70 мл крови (систолический объем) или 4 5 л/мин (минутный объем). • Движущей силой крови служит разность давлений, возникающая в начале и конце сосуда.

• Почти во всех отделах сосудистой системы кровоток носит ламинарный характер — кровь движется отдельными слоями параллельно оси сосуда. • При этом слой, прилежащий к стенке сосуда, остается практически неподвижным, по этому слою скользит второй, а по нему, в свою очередь, третий. • Форменные элементы крови составляют центральный, осевой поток. Плазма движется ближе к стенке сосуда. • Следовательно, чем меньше диаметр сосуда, тем ближе располагаются центральные слои к стенке и больше тормозится скорость их движения из за вязкого взаимодействия со стенкой. В целом это означает, что в мелких сосудах скорость кровотока ниже, чем в крупных.

Скорость кровотока в разных участках сосудистого русла, см/с • В аорте 50 70; • в артериях от 40 до 10; • в артериолах 10 0. 1; • в капиллярах меньше 0, 1; • в венулах меньше 0, 3; • в венах 0, 3 5, 0; • в полой вене 5 20.

• Наряду с ламинарным в сосудистой системе существует турбулентное движение с характерным завихрением крови. • Частицы крови перемещаются при этом нe только параллельно оси сосуда, как при ламинарном кровотоке, но и перпендикулярно ей. Результатом такого сложного перемещения является значительное увеличение внутреннего трения жидкости. • Турбулентное движение обычно возникает в местax pазвeтвлeний и сужений артерий, в участках крутых изгибов сосудов.

Равенство объёмов кровотока • В нормальном организме отток крови от сердца соответствует ее притоку к нему. • Это означает, что объем крови, протекающей за единицу времени через всю артериальную и всю венозную систему большого и малого круга кровообращения, одинаков.

Сопротивление току крови • Сопротивление сосудистой системы току крови определяют по формуле: R = P/Q где Р – давление крови, Q – минутный объем крови

Закон Пуазейля • Сопротивление току крови зависит от длины и радиуса сосуда, по которому течёт жидкость, и от вязкости самой жидкости. Эти взаимоотношения описывает формула Пуазейля: • где R — гидродинамическое сопротивление, l — длина сосуда, r — радиус сосуда, η — вязкость крови, π — отношение длины окружности к диаметру

• Основная кинетическая энергия, необходимая для движения крови, сообщается ей сердцем во время сжатия. • Одна часть этой энергии расходуется на проталкивание крови, другая — превращается в потенциальную энергию растягиваемой во время систолы эластичной стенки аорты, крупных и средних артерий. • Их свойства зависят от наличия эластических и коллагеновых волокон, растяжимость которых примерно в 6 раз выше, чем резиновых нитей той же толщины. • Во время расслабления сердца энергия стенки аорты и сосудов переходит в кинетическую энергию движения крови.

Основные показатели гемодинамики • Объемная скорость: характеризует количество крови (в миллилитрах), протекающее через поперечное сечение сосуда за единицу времени (1 мин). • Линейная скорость: характеризует скорость перемещения частиц крови вдоль сосуда при ламинарном потоке • Скорость кругооборота: отражает время, за которое частица крови проходит оба круга кровообращения. • У насекомых она составляет 20 30 минут, • у ракообразных – 37 65 секунд, • у кролика – 7 сек. , у собаки – 16 сек. • У человека – 20 23 сек. , причем 1/5 времени приходится на малый круг и 4/5 – на большой.

Кровоток в артериях • Основной функцией артерий является создание постоянного напора, под которым кровь движется по капиллярам. Обычно объем крови, заполняющий всю артериальную систему, составляет примерно 10 15% от общего объема циркулирующей в организме крови. • Уровень кровяного давления (обычно выражаемый в миллиметрах ртутного столба) определяется совокупностью ряда таких факторов, как нагнетающая сила сердца, периферическое сопротивление сосудов, объем крови. • Главным из них является работа сердца.

Нагнетающая сила сердца • При каждой систоле и диастоле кровяное давление в артериях колеблется. Его подъем вследствие систолы желудочков характеризует систолическое или максимальное давление. • Систолическое давление, в свою очередь, подразделяется на боковое и конечное. • Боковое давление представляет собой давление крови, передаваемое на стенки сосудов. • Конечное давление является суммой потенциальной и кинетической энергии, которой обладает масса крови, движущейся на определенном участке сосудистого русла. Оно на 10 20 мм рт. ст. выше бокового.

Показатели артериального кровотока • Разность между боковым и конечным систолическими давлениями называется ударным давлением. Его величина отражает деятельность сердца и состояние стенок сосудов. У человека в возрасте 16 45 лет систолическое давление в аорте составляет 110 125 мм рт. ст. В концевых разветвлениях артерий и артериолах оно уменьшается до 20— 30 мм рт. ст. , что связано с высоким гидроди намическим сопротивлением этих сосудов. • Спад давления во время диастолы соответствует диастолическому (минимальному) давлению. Его величина зависит главным образом от периферичес кого сопротивления кровотоку и частоты сердечных сокращений, у здорового человека в плечевой артерии составляет 70 80 мм рт. ст. • Разность между систолическим и диастолическим давлением. т. е. амплитуду колебаний, называют пульсовым давлением. Пульсовое давление пропорционально объему крови, выбрасываемой сердцем при каждой систоле. В мелких артериях пульсовое давление снижается, а в артериолах и капиллярах оно постоянно.

Артериальный пульс • Пульс периодическое колебание объема сосудов, связанное с динамикой кровенаполнения и давления в них в течение одного сердечного цикла. • Объем крови, выбрасываемый в аорту, вызывает растяжение ее стенок и повышение в ней давления. • В силу эластичности, во время диастолы стенки артерии сжимаются и продвигают вперед столбик крови. • Колебание стенок волнообразно передается по артериям и может быть обнаружено там, где артерии близко подходят к поверхности тела. • Частота пульса соответствует частоте сердечных сокращений, но не отражает скорости течения крови. • Скорость распространения пульсовой волны составляет 5, 5 8 м/с, а скорость крови в артериях составляет 0, 5 м/с.

Кровоток в капиллярах • Капилляры – самые тонкие и многочисленные сосуды. Их диаметр колеблется от 4, 5 до 30 мкм. Они располагаются в межклеточных пространствах. • Число капилляров в разных органах неодинаково и определяется уровнем метаболизма органа. Например, сердечная мышца содержит вдвое больше капилляров, чем скелетные. • Общее число капилляров у человека составляет 40 млрд. , длина одного капилляра колеблется от 0, 5 до 1, 1 мм, а суммарная длина всех капилляров человека составляет 100 000 км. • Этой величины достаточно, чтобы 2, 5 раза опоясать земной шар по экватору.

Типы капилляров • Стенки капилляров являются полупроницаемыми и состоят из эндотелиальных клеток и базальной мембраны. Различают три типа капилляров. • Соматический тип характеризуется непрерывностью эндотелия и базальной мембраны. Они легко пропускают воду и минеральные соли, но мало проницаемы для молекул белков. Располагаются в основном в коже, в скелетной и гладкой мускулатуре, в головном мозге. • В стенках капилляров висцерального типа имеются окна – фенестры. Такие капилляры характерны для органов, в которых секретируются и всасываются большие количества различных веществ, транспорт которых осуществляется быстро. Это почки, пищеварительный тракт, эндокринные железы. • У капилляров синусоидного типа эндотелиальная оболочка прерывиста, а базальная мембрана может частично отсутствовать. Местом локализации таких капилляров являются костный мозг, печень и селезенка. Через их стенки легко проникают крупные молекулы и даже форменные элементы крови.

Функции капилляров – обмен веществ • Важнейшими условиями для обмена являются скорость кровотока, онкотическое и гидростатическое давление, проницаемость стенок. • Кровяное давление в артериальной части капилляра кожи человека составляет 30 мм рт. ст. , а в венулярной – 10 мм рт. ст. Средняя линейная скорость кровотока – 0, 5 1, 0 мм/с. Количество эритроцитов, проходящих через капилляр в секунду – от 12 до 25. • Движение жидкости через стенку капилляра осуществляется под влиянием разности онкотического и гидростатического давления в крови и в окружающей капилляр межклеточной жидкости. Процесс фильтрации из капилляров в межклеточную жидкость осуществляется под давлением 7 мм рт. ст. , а обратный процесс – под давление 8 мм рт. ст. • Средняя скорость фильтрации во всех капиллярах организма – 14 мл/мин или 20 л/сут. • Процессу фильтрации способствует поршневой механизм прохождения эритроцитов через капилляр. Диаметр эритроцита обычно несколько превышает диаметр просвета капилляра, эритроцит способен сворачиваться. Поступая в капилляр он закупоривает артериальный конец капилляра и продвигаясь по нему, действует как поршень, выталкивая при этом часть жидкости через стенки.

Поршневой механизм прохождения эритроцита через капилляр

Кровообращение в венах • Вены – наиболее емкостная часть кровеносной системы. Они обладают растяжимыми стенками и способны вмещать 70 80% крови организма. • По венам кровь во многих участках движется против силы тяжести. • Существует несколько механизмов возвратного движения крови.

Механизмы возвратного движения крови по венам 1. Кровь перекачивается из области высокого давления в область низкого. В начале венозного русла давление крови – 15 мм рт. ст, в крупных венах за пределами грудной полости – 5 6 мм рт. ст. В пределах грудной полости зависит от акта дыхания. Во время вдоха, когда грудная клетка расширяется, давление становится ниже атмосферного. 2. Присасывающее действие грудной клетки и сердца. При расширении грудной клетки во время вдоха расширяются отверстия полых вен, в это же время предсердия находятся в расслабленном состоянии, давление в них снижается и способствует поступлению крови через полые вены. 3. Сокращение скелетных мышц. Вены проходят между мышечными волокнами, при сжатии которых давление в определенном участке вены повышается и столбик крови проталкивается вверх.

Механизмы возвратного движения крови по венам 4. Сдавливающий эффект диафрагмы на органы брюшной полости. Во время вдоха органы брюшной полости, оттесняемые диафрагмой, давят на стенки вен, выжимая кровь в сторону воротной вены. 5. Перистальтические сокращения стенок вен 6. Наличие клапанов.

Клапаны в венах