Лекция: ГИСТОЛОГИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Лекция: ГИСТОЛОГИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ Проф. М. Ю. Капитонова

Цель и задачи: 1. Изучить структуру различных сосудов: артерий, вен, сосудов МЦР 2. Выявить структурно-функциональные корреляции в разных отделах сосудистой системы 3. Сравнить структуру и ультраструктуру миокарда и других видов мышечной ткани. 4. Дать сравнительную характеристику типичных и атипичных кардиомиоцитов. 5. Найти общие и отличительные признаки в строении стенки сердца и крупных сосудов.

Схема сердечно- сосудистой системы

ОПРЕДЕЛЕНИЯ Сосудистая система = ССС ( система гемоциркуляции) + лимфатическая система. ССС = сердце + артерии + капилляры + вены. Слои сосудистой стенки: tunica intima, tunica media, tunica adventitia. Микроциркуляторное русло = сосуды, видимые только под микроскопом (диаметром менее 0. 1 мм). Микроциркуляторное русло = артериолы + прекапиллярные артериолы + капилляры + посткапиллярные венулы + венулы.

Капилляры - это мельчайшие СХЕМА МЦР функциональные единицы кровеносной системы, они вставлены между артериальным и венозным звеном гемоциркуляции. Они ветвятся, образуя мощную сеть, степень развития которой отражает функциональную активность органа и ткани. Мощные капиллярные сети присутствуют в легких, печени, почках, железах. Вместе с артериолами и венулами капилляры составляют микроциркуляторное русло (диаметр его сосудов менее 100 мкм).

Эндотелиальная выстилка капилляров Кровеносная система имеет непрерывную эндотелиальную выстилку, представленную одним слоем эндотелиальных клеток с зазубренными клеточными границами. Снаружи от эндотелия количество клеток и их слоев прогрессивно увеличивается с ростом калибра сосуда.

О капиллярах: 1. Большинство клеток организма человека находятся не более чем на 50 мкм удаленными от капилляров. 2. В организме человека площадь поверхности капилляров около 600 кв. м. 3. Площадь поперечного сечения всех капилляров в 800 раз больше, чем площадь сечения аорты (сравните скорость кровотока в аорте и в капиллярах). 4. Длина капилляра варьирует от 0. 2 5 до 1 мм ( последняя цифра характерна для капилляров мышечной ткани ). К коре надпочечников, мозговом веществе почки капилляры могут быть длиной до 5 мм. Общая длина всех капилляров тела человека 0 96, 000 км.

Капилляр содержит внутреннюю оболочку – tunica intima, представленную эндотелиальными клетками, лежащими одним слоем на базальной мембране, в то время как tunica media и tunica adventitia значительно редуцированы. Эндотелиальная клетка выглядит как тонкая изогнутая пластинка с овальным или удлиненным ядром. Обычно клетки вытянуты вдоль оси капилляра и имеют сужающиеся концы. В месте содержания ядра клетка выбухает в просвет капилляра. Клетки соединены между собой соединительными комплексами и содержат множество пиноцитозных пузырьков. Стрелками показаны фенестры. Фенестрированный капилляр, TЭM, x 10, 000

Фенестрированный капилляр, TЭM, x 10, 000 Снаружи от эндотелия располагается прерывистый слой клеток перицитов (стрелка), также обернутых листками базальной мембраны. Некоторые авторы считают, что слой перицитов – это редуцированная tunica media. Перициты – это плюрипотентные клетки, которые могут давать начало другим клеткам, таким как фибробласты. При тканевой травме перициты пролиферируют и дифференцируются с образованием новых кровеносных сосудов и соединительнотканных клеток. В стенке капилляра могут присутствовать небольшое количество коллагеновых и эластических волокон, основного вещества, адвентициальных клеток, фибробластов.

Класси- фикация капилляров Основана на целостности эндотелия: они бывают непрерывными, фенестрирован- ными и синусодальным и.

Капилляр непрерывного типа Непрерывные капилляры *соматический тип) – это такие капилляры, у которых эндотелиальные клетки образуют внутреннюю выстилку без каких-либо межклеточных или внутрицитоплазменных дефектов или прерывистостей. Это выстилка не прерывается ни фенестрами , ни порами. Это наиболее распространенный тип капилляров, в которых вещества транспортируются через стенку посредством пиноцитоза. Такие капилляры присутствуют в мышцах , нервной и соединительной тканях. Они играют важную роль в образовании гемато- энцефалического барьера.

Капилляр фене- стрированного типа Фенестрированные капилляры содержат поры диаметром 60 -70 нм в диаметре, которые обеспечивают более быстрый транскапиллярный транспорт, чем микропиноцитоз в непрерывных капиллярах. Фенестры могут быть перекрыты тонкими диафрагмами. Диффузия через фенестры – это самый важный механизм обмена ыеществами между плазмой крови и интерстициальной жидкостью. Такие капилляры присутствуют в почках, кишечнике, эндокринных железах.

Синусоидальный тип капилляра Синусоидальные капилляры имеют увеличенный диаметр (до 40 мкм). У них прерывистый не только эндотелий, но и окружающая его базальная мембрана. В стенке присутствуют макрофагальные клетки (например, клетки Купфера в капиллярах печени). Прерывистый эндотелий с огромными фенестрами без диафрагм, и прерывистая базальная мембрана обеспечивают усиленный обмен между кровью и тканями. Синусоиды особенно многочисленны в кроветворных органах и печени.

ФУНКЦИИ КАПИЛЛЯРОВ 1. Проницаемость – капилляры служат в качестве селективного барьера проницаемости (с крупными и мелкими порами). Клинические корреляции: v Проницаемость микрососудов может увеличиваться при определенных условиях: ( воспаление , высвобождение биологически активных веществ, таких как гистамин и брадикинин). v Это может приводить к развитию отека периваскулярного пространства и усиленной инфильтрации клетками крови, которые мигрируют из кровотока диапедезом через межклеточные соединения.

Функции капилляров: 2. Метаболические функции a) активация (превращение angiotensin I в angiotensin II) b) инактивация – превращение норадреналина , серотонина, брадикинина в биологически инертные соединения c) липолиз – расщепление липопротеинов d) Продукция вазоактивных факторов – эндотелинов, VCAM etc. 3. Антитромбогенная функция - служат контейнером для крови, предотвращающим свертывание.

Существует 4 типа МЦР: Типы МЦР 1. Обычная Precapil- последовательность: Capillary lary артериола - прекапил- Arteriole sphincter лярная артериола (метартериола) – капил- 1 Post- capillary ляр – посткапиллярная Metarte- venule венула – вена. rioles 2. Артерио-венозные 2 Arterio- анастомозы – отсутствие venous Anasto- капилляров, когда обмен 3 mosis не столь существенен и Capillary важнее всего обеспечить Glome- rular быстрый прогон крови. Capil- laries 3. Артериальная чудесная сеть (в почке). 4. Венозная чудесная сеть (в 4 печени и аденогипофизе). Vein

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАПИЛЛЯРОВ Признак Непрерыв- Фенестри- Лимфати- Синусои- Веноз- Лимф. ный рованный ческий дальный синус капилляр синус Типичная мышцы Большин- Лимфати- Печень, Селе- Лимфа- Локализа- ство ческие селезенка, зенка тические ция внутрен- узлы красный узлы ностей костный мозг Эндоте- Непрерыв- Прерывис- Преры- лий ный тый вистый, с вистый, макрофа- с макро- гами рофа- фагами гами Фенестры нет Много Только в Крупнее нет в эндо- мелких млечных по разме- телии (0. 07 - ходах рам, варь- 0. 1 мкм) ируют (0. 1 -0. 2 mcm) Фагоцитар нет высокая огра- очень ная актив- ничена высокая ность

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАПИЛЛЯРОВ признак Непрерыв- Фенестри- Лимфатич Синусо- Веноз- Лимф. ный рованный еский иды ные синусы капилляр синусы Диаметр Мелкий (6 - Более Варьиру- Наиболее Круп- просвета 10 мкм), 10 мкм), крупный(1 ющий (5 - круп- ный, правиль- 0 -50 мкм), 30 мкм), ный, непра- ный неправи- непра- виль- льный вильный Базаль- Хорошо Скудная, Отсут- ная развита, или отсут- или преры- ствует мембрана непрерыв- ствует отсутст- вистая ная вует Межкле- нет есть, 0. 1 - варьиру- присут- точные 0. 5 мкм ют ствуют простран- ства перициты присут- отсут- м. б. в отсут- ствуют печени ствуют Соедини- Присутст- Присут- Обычно Отсутств Отсутст- Нет тельные вуют ствуют отсут- уют, кро- вуют данных комплек- ствуют ме селе- сы зенки

Сравнительная характеристика кровеносных сосудов Капил- Постка- Собираю- Мышеч- Средние Крупные ляры пилляр- щие(пери- ные вены ные цитарные) венулы венулы) Диаметр 5 -12 мкм 12 -30 30 -50 мкм 50 мкм-3 3 мм-1 >1 cм просвета( 8 мкм 40 мкм мм см 3 cм средний и 20 мкм 1 мм 0. 5 cм диапазон) Толщина 1 мкм 2 мкм Нет 0. 1 мм 0. 5 мм 1. 5 мм стенки данных Гладком - - +/- + (много ышечные в адвен- клетки тиции) Эластиче - - +/- + ++ ские волокна Пери- + ++(непол ++++(полн - - циты ный ый слой) слой) Vasa - - - ++++ vasorum

Сравнительная характеристика кровеносных сосудов Капил- Посткап Собираю- Мышеч- Средние Крупные ляры илляр- щие ные вены ные венулы (перици- тарные) Иннерва- - - +++ ция Лимфати - - +/- +++ ческие сосуды Кров. дав- 22 Нет 12 5 3 (м. б. от- ление у данных рицатель- взрослых ным у Hg мм сердца) Скрость 0. 1 Нет 0. 5 5 15 кровотока данных м/секc функции обмен O 2, Как у Проницае Транс- Собира- Несут CO 2, капил- мы, важны порт ют венозную пит. вещест ляров для обмена венозной венозную кровь к вами крови кровь сердцу

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ АРТЕРИЙ 1. Артерии несут кровь от сердца к органам и тканям. 2. За исключением легочных и пупочных артерий, все они несут кровь, богатую кислородом. 3. По мере удаления от сердца они уменьшаются в диаметре и увеличиваются в количестве. 4. Артерии классифицируются по размере и преобладанию тканевых элементов в стенке на: v Эластического типа: аорта, легочная артерия (это крупные артерии). v Мышечно-эластические (подключичная, общая сонная артерия и др. – это также крупные артерии) v Мышечного типа (локтевая, лучевая, почечная и др – это средние и мелкие артерии). Выделяют также артерии гибридного.

Аорта, Окраска по Вейгерту, 162 x. Стенка аорты содержит 3 слоя: tunica intima (внутренний слой), tunica media ( средний слой) и tunica adventitia (наружный слой), четкие границы между которыми отсутствуют.

Аорта, окраска орсеином Intima Elastica interna Media Adventitia Толщина стенка аорты в 10 раз меньше ее диаметра. Толщ интимы 150 мкм ). Состоит из эндотелия, базальной мембраны и субэндотелиального слоя с коллагеновыми и эластическими волокнами и продольными пучками гладкомышечных клеток. Самая толстая оболочка – средняя (2 mm) , содержит окончатых эластических мембран. Адвентиция тонкая, содержит пучки коллагеновых волокон, немного эдастических волокон, кровеносных и лимфатических сосудов.

Эластические мембраны АОРТА в tunica media называются фенестрированными, так как содержат отверстия ( фенестры ) облегчающие диффузию питательных веществ и продуктов распада. Соседние мембраны соединены эластическими волокнами ( ЭВ). Обильная эластическая сеть в стенке аорты делает ее растяжимой и позволяет поддерживать постоянные кровоток не зависимо от сокращений сердца.

Подмышечная артерия, окраска по Гомори - В смешанных ( мышечно-эластических артериях ) (наружная сонная, подмышечная) эластические и гладкомышечные элементы смешиваются в средней оболочке. - К гибридным относятся висцеральные ветви брюшной аорты – у них гладкомышечные элементы преобладают во внутренних частях медии, а элестические – в наружных.

АРТЕРИИ: v Крупные артерии называются проводящими, так как их основная функция – отводить кровь от сердца. v Крупные артерии выравнивают колебания кровяного давления, создаваемые ударами сердца. v Во время систолы эластические мембраны крупных артерий растягиваются и тем самым уменьшают давление, создаваемое выбросом крови. v Во время диастолы давление, создаваемое выбросом крови, резко падает, но эластические элементы крупных артерий сокращаются, выравнивая давление в кровеносном русле. v Артериальное давление уменьшается по мере удаления от сердца, так же как и скорость кровотока. Колебания давления между систолой и диастолой при этом нивелируются.

Артерия мышечного типа Они могут быть крупными (как бедренная, почечная) и мелкими, как безымянные внутриорганные артерии. Если функция артерий эластического типа заключается в проведении крови, то функция мышечных артерий – в распределении крови между органами. По мере необходимости они могут увеличиваться в размерах. Например, при закупорке основной артерии, мелкие коллатеральные артерии могут расшириться настолько, что полностью компенсируют недостаток

Tunica intima состоит из слоя эндотелия и уплощенного Артерия мышечного субэндотелиального слоя из типа, x 132 коллагеновых и эластических волокон (последние могут отсутствовать в мелких артериях). К этим двум слоям добавляется внутренняя эластическая мембрана (стрелка), которая отделяет интиму от tunica media. Tunica media ™ очень толстая и в основном состоит из гладкомышечных клеток, образующих 5 -30 концентрически расположенных слоев-завитков. Среди гладкомышечных клеток могут быть тонкие ретикулярные, коллагеновые и эластические волокна, а также аморфное межклеточное вещество. Наружная эластическая мембрана (две стрелки) расположена между tunica media и адвентицией и состоит из нескольких слоев эластических волокон.

Артерия мышечного типа под большим увеличением Адвентиция достаточно толстая, составляет ½ толщины tunica media. Она содержит эластические и коллагеновые волокна, немного фибробластов и адипоцитов . Лимфатические сосуды, vasa vasorum и нервы также обнаруживаются в адвентиции , они также могут проникать в наружную часть tunica media. В tunica media присутствуют прерывис- тые эластические мембраны (E).

Сравнительная характеристика артерий эластического и мышечного типа Эластический тип Мышечный тип Tunica intima: ширина~1/5 толщины Tunica intima тоньше в мышечных всей стенки, меньше эластических артериях, во многих местах элементов, чем в tunica media эндотелий лежит прямо на внутренней эластической мембране Tunica media: составляет основную толщу стенки В tunica media в основном эластические мембраны, гладкомышечные клетки; отдельные гладкомышечные относительно мало коллагеновых, клетки ретикулярных и эластических волокон Tunica adventitia относительно Adventitia толстая, примерно 1/3 тонкая, с коллагеновыми и или 2/3 толщины tunica media, эластическими волокнами содержит и эластические, и коллагеновые волокна

Вены 1. Возвращают кровь от капиллярного русла к сердцу. 2. За исключением легочных и пупочных вен несут кровь, богатую углекислым газом. 3. Считаются емкостными сосудами, так как содержат одновременно свыше 70% общего объема крови.

Мышечная артерия и сопровождающая вена Поскольку давление и скорость кровотока в венах меньше, чем в артериях, они крупнее, чем артерии, но имеют более тонкие стенки. В основном структура стенки артерий и вен схожа, имеются те же 3 слоя: tunica intima , media & adventitia, хотя в венах они не столь резко vein artery отграничены. Просвет вен, в отличие от артерий, нередко спавшийся и в нем содержатся эритроциты.

Мышечная вена с сильным развитием мышечных элементов Клапаны появляются в венах, уже начиная с посткапиллярных венул , но особенно многочисленны они в венах с сильным развитием мышечных элементов – крупных венах нижних конечностей, несущих кровь против гравитации. Клапаны не встречаются в венах головного мозга, костного мозга, внутриорганных и полых венах. Безмышечные вены не содержат ГМК в стенке (вены трабекул селезенки, костей, мозговых оболочек: их стенки срастаются с окружающими тканями).

Сравнительная характеристика мышечной артерии и вены Артерии не содержат клапанов! 1. Просвет артерии уже, чем сопровождающей вены. 2. Стенка артерии более толстая и упругая, чем сопровождающей вены. 3. Артерии богаче эластические волокнами и ГМК, в то время как вены – коллагеновыми волокнами. 4. Самая толстая оболочка артерии – средняя, а вены – наружная. 5. Стенка вены более рыхлая, чем артерии. 6. Внутренняя эластическая мембрана лучше развита у артерии, чем у вены.

Вена со В венах tunica media тоньше, чем в средним артериях, и составлена из циркулярно развитием расположенных гладкомышечных клеток, перемежающихся с элементов, соединительной тканью. H & E.

Вена, со слабым развитием мышечных элементов Некоторые вены лишены tunica media (так называемый безмышечный тип): это вены селезенки, сетчатки глаза, костей, материнской части плаценты, а также большинство менингеальных и церебральных вен.

Характеристика вен тип TUNICA INTIMA TUNICA MEDIA TUNICA ADVENTITIA Крупные Эндотелий, базаль- Соединитель- Гладкомышечные клет- вены ная пластинка, в ная ткань, ки ориентированы некоторых – клапа- гладкомышеч- продольными пучками, ны, субэндотелиаль- ные клетки кардиомиоциты около ная соединительная впадения в сердце, слои ткань коллагеновых волокон с фибробластами Средние и Эндотелий, база- Ретикулярные Слои коллагеновых мелкие льная пластинка, в и эластиче- волокон с вены некоторых – кла- ские волокна, фибробластами паны, субэндотели- немного альная соедини- гладкомышеч тельная ткань ных клеток венулы Эндотелий, база- Скудная сое- Немного коллагеновых льная пластинка динительная волокон и мало (перициты в ткань с не- фибробластов посткапиллярных многими глад- венулах) комышечн. кл.

Крупная вена – нижняя полая вена Диаметр крупных вен может превышать 1 см. Адвентиция составляет большая часть толщины стенки. В месте слияния с сердцем полые вены приобретают кардиомиоциты в своей адвентиции. В крупных венах сосуды сосудов достигают максимального развития – они могут проникать даже в

Верхняя полая вена, H & E. Tunica intima представлена эндотелием и субэндотелиальной тканью. Tunica intima смешивается с tunica media , толщина которой резко редуцирована, в ней содержатся единичные гладкомышечные клетки и коллагеновые волокна. Сосуды в tunica adventitia составляют vasa vasorum , снабжающие сосудистую стенку питательными веществами и кислородом, которые не попадают сюда из просвета сосуда. Адвентиция: внутренний слой содержит толстые пучки КВ спиральной конфигурации – они укорачиваются и удлиняются вместе с экскурсией диафрагмы. Средний слой содержить продольно ориентированные ГМК или кардиомиоциты. Наружный слой содежит толстые пучки КВ, переплетенных с ЭВ.

Сердце имеет три оболочки: HEART эндокард, миокард и эпикард. Слои эндокарда: v Эндотелий с базальной мембраной, v Субэндотелиальный слой ( SL), - тонкий слой рыхлой соединительной ткани с немногочисленными фибро- бластами и тонкими КВ, v Миоэластический слой (ML), относительно плотная соединительная ткань с толстыми коллагеновыми и эластическими волокнами и вертикальными гладкомышеч- ными клетками, v Субэндокардиальный слой – рыхлая соединительная ткань, продолжающаяся в эндомизий миокарда. В области желудочков здесь содержатся волокна Пуркинье.

Волокна Пуркинье, ШИК-реакция muscle fibers Миокард – это самая толстая оболчка сердца, содержащая пучки сократительных мышечных волокон (типичные кардиомиоциты со спиральным ходом волокон) и видоизмененные несократительные мышечные волокна – волокна Пуркинье с субэндокардиальным расположением.

Схема кардиомиоцита Вставочные диски Сердечная мышца, как и скелетная, является исчерченной, но в отличие от скелетной мышцы, в миокарде имеются клетки – кардиомиоциты , разделенные вставочными дисками, которые представляют собой соединительные комплексы на границе между соседними кардиомиоцитами.

Межклеточные соединения кардиомиоцитов Поперечная часть соединительного комплекса содержит десмосомы и нексусы (щелевые соединения), а продольная часть – длинные нексусы.

Поперечная исчерченность кардиомиоцита Структура саркомера и в сердечной, и в скелетной мышце схожи – это заключенные между двумя Z- полосками две половинки изотропного диска и один анизотропный диск в центре саркомера , разделенный М-полоской пополам.

Сравнительная характеристика саркопламатического ретикулума и Т-трубочек в скелетной и сердечной мышце Скелетная сердечна я I диск T-трубочки Т-трубочка Z по- лоска Саркоплазма- тический Саркоплазма- ретикулум тический A диск ретикулум Терминальные диада цистерны Z-по- лоска Однако в миокарде Т-трубочки располагаются на уровне Z-полоски, а не между А- и I- дисками, как в скелетной мышце. Саркоплазматический ретикулум не столь развит, как в скелетной мышце, и терминальная цистерна хуже развита, уплощена , прерывиста и образует диаду, а не триаду, как в скелетной мышце, так как Т-трубочка связана только с одной терминальной цистерной (латеральным расширением саркоплазматического ретикулума).

Слои эпикарда Сердце v мезотелий ( Mes ), с базальной пластинкой (BL); v Субэпикардиальный слой (Sp. L), РСТ, богатая ЭВ, сосудами , НВ, адипоцитами вдоль коронарных сосудов. Сердце одето фибросерозным мешком - перикардом (P), состоящим из: v Мезотелия ( Mes ), с БМ , обращенного к эпикарду, и фиброзного слоя ( FL), содержащего плотную CT с КС, ЛС, НВ.

Проводящая система сердца Aorta Superior vena cava Левая ножка пучка Гиса Передний пучок Синоатриальный узел Атрио-вентрикуляр- ный узел Пучок Гиса Правая ножка пучка Гиса Задний пучок Волокна Пуркинье Это система видоизмененных кардиомиоцитов с функцией выработки и проведения импульсов сердечного сокращения к разным участкам миокарда, а также обеспечения ритмичного чередования сокращения желудочков и предсердий. Включает синоатриальный узел, атрио- вентрикулярный узел, пучок Гиса (левую и правую ножки) и волокна Пуркинье.

Волокна Пуркинье, большое увеличение, H&E Скорость проведения потенциала действия у атипичных кардиомиоцитов выше, чем у типичных (3 -4 ms против to 0. 5 ms). Он вызывает вначале деполяризацию желудочков, а потом их сокращение.

Ультраструктура атипичных кардиомиоцитов Клетки Пуркинье Пейс-мейкерные Переходные

Сравнительная характеристика атипичных кардиомиоцитов Признак Пейс-мейкерные Переходные Клетки Пуркинье САУ, АВУ, место соединения между Субэндокардиальный Локализация Ссставляют САУ и АВУ типичными слой от пучка Гиса до кардиомиоцитами и верхушки сердца ВП Размер 10 x 25 mc Длиннее пейс- 50 x 100 mc мейкерных Ядро Круглое Удлиненное, часто 2 Цитоплазма Очень светлая Очень темная Менее плотная, чем у переходных клеток Митохондрии Немного крупных много мелких Много мелких Комплекс. Гольджи ++ Цистерны ГЭС + Миофибриллы + ++ Везикулы ++ + Гликоген +++ Базальная + пластинка вокруг всего волокна Межклеточные Zonulae adherentes Desmosomes, nexuses, соединения fasciae adherentes Генерируют импульс Функция сокращения, проводят его Проводят импульс к кардиомиоцитам и кардиомиоцитам переходным клеткам переходным клеткам