Кровоснабжение сердца. Любой орган, в том числе и сердце, для нормальной деятельности нуждается в беспрерывном притоке питательных веществ и кислорода и в выведении продуктов распада.

Сердечная мышца, производящая огромную работу, обильно снабжается кровью. Примерно 10% крови, выбрасываемой левым желудочком, идет по сосудам сердца, хотя вес сердца составляет только 0,5% от веса всего организма, сердце потребляет 10 % артериальной крови. Кровоснабжение сердца осуществляется специальными артериями, получившими название коронарных, или венечных, артерий.

Венечные артерии начинаются от аорты на уровне полулунных клапанов. В толще сердечной мышцы они распадаются на густую капиллярную сеть. Капиллярная сеть собирается в венулы, а в дальнейшем в вены, которые впадают в венозный синус сердца, открывающийся в правое предсердие.

Кровообращение сердца имеет ту особенность, что ток крови является неравномерным. В период диастолы желудочков, когда захлопываются полулунные клапаны, кровь из аорты устремляется в венечные артерии, В это время давление в аорте высокое, а мышца сердца расслаблена, следовательно, создаются необходимые условия для поступления крови.

Количество крови, поступающей в венечные артерии, зависит от величины давления в аорте: чем выше это давление, тем больше крови поступает в венечные артерии.

Значительно меньше крови поступает в сердечную мышцу в период систолы желудочков. При сильном сокращении сердечной мышцы вследствие сжатия сосудов кровообращение в ней может на короткое время прекратиться.

Нарушение нормального кровообращения сердца вызывает резкие изменения сердечной деятельности. Это было показано на животных при перевязке венечных сосудов. После перевязки ослабляется сердечная деятельность, нарушается ритм, падает кровяное давление и происходит внезапная остановка сердца.

У человека кровообращение в сердечной мышце нарушается при склерозе венечных сосудов, при закупорке (тромбозе) и рефлекторных спазмах. На венечные сосуды действуют как нервные влияния, так и гуморальные агенты.

Из гуморально-действующих веществ важно отметить действие гормона надпочечников – адреналина. Адреналин вызывает сужение всех сосудов тела, кроме венечных, и сосудов мозга, которые, наоборот – расширяются. Это обстоятельство имеет исключительно важное физиологическое значение, так как при физической работе и эмоциональном возбуждении количество адреналина в крови резко увеличивается. Вызывая расширение венечных сосудов, адреналин тем самым способствует улучшению сердечной деятельности, что необходимо при физической работе и эмоциональном возбуждении.

Особенности энергетического обеспечения сердечной мышцы. Главным источником энергии для сердца является процесс аэробного окисления свободных жирных кислот и молочной кислоты (60%), пировиноградной кислоты, кетоновых тел и аминокислот (менее 10%). Около 30% расходуемой сердцем энергии покрывается за счет глюкозы.

Сердце утилизирует недоокисленные продукты, накапливающиеся в результате интенсивной мышечной работы, и тем самым препятствует закислению внутренней среды организма.

Сердце весьма зависит от поступления кислорода к кардиомиоцитам. Сердце массой 300 г (0,5 % от массы тела) потребляет около 30 мл О₂ в 1 мин, что составляет 10-12 % от общего количества потребляемого организмом кислорода в покое. На 1 кг массы весь организм потребляет около 4 мл О₂ в мин, а сердце – около 100 мл, т.е. в 25 раз больше.

При ухудшении коронарного кровотока и недостаточном поступлении кислорода к сердечной мышце в ней могут развиваться патологические процессы, вплоть до инфаркта. Однако это случается относительно редко благодаря миоглобину, имеющемуся в сердечной мышце в количестве около 4 мг/г ткани. Он обладает большим сродством к О₂, запасает его во время диастолы сердца и отдает во время систолы, когда кровоток в коронарных артериях желудочков прекращается. Кислорода миоглобина хватает для работы сердца в течение 3-4 с (систола длится 0,3 с). Даже в случае кратковременного спазма коронарных сосудов, например, при сильных отрицательных эмоциях, кислород, связанный с миоглобином, смягчает трудную для сердца ситуацию.

Кровеносные сосуды. Все сосуды, в зависимости от выполняемой ими функции, принято подразделять на следующие группы:

1. Амортизирующие сосуды (сосуды эластического типа).

2. Сосуды распределения (сосуды мышечного типа).

3. Резистивные сосуды (сосуды сопротивления), сосуды – сфинктеры.

4. Обменные сосуды.

5. Емкостные сосуды.

6. Шунтирующие сосуды.

Во всех сосудах любого калибра, кроме истинных капилляров, имеются следующие структурные элементы: 1) клетки эндотелия, выстилающие внутреннюю поверхность сосуда в виде одного слоя плоских клеток; 2) эластические волокна; 3) коллагеновые волокна; 4) гладкомышечные волокна и 5) перициты. Количество этих элементов в разных сосудах различно (табл. 5).

Амортизирующие сосуды – аорта, легочная артерия, крупные артерии большого и малого круга кровообращения с большим содержанием эластических волокон, которые создают эластическое напряжение, противодействующее кровяному давлению, которое стремится растянуть сосуд. Амортизирующие сосуды сглаживают периодические (систолические) волны кровотока и распределяют его. Артерии эластического типа

Артерии, кровоснабжающие стенки тела, относятся к париетальным (пристеночным), питающие внутренние органы — к висцеральным или внутренностным. Артериальные стволы, расположенные между магистральными сосудами эластического или мышечно-эластического типа и кровоснабжаемым органом, обозначают как внеорганные, а вступающие в тот или иной орган и разветвляющиеся в нем — как внутриорганные.

Таблица 5

Схема строения стенки кровеносных сосудов: сходство и различия

№ п/п	Строение стенки артерии	Строение стенки вены
I	Внутренняя оболочка
1	эндотелий
2	базальная мембрана
3	субэндотелиальный слой
4	внутренняя эластическая мембрана
II	Средняя оболочка	Срединная мембрана
1	гладкомышечные клетки	скопление гладкомышечных клеток
2	эластические волокна
3		коллагеновые волокна
III	Наружная оболочка
1	наружная эластическая мембрана
2	фиброзная ткань наружной мембраны
3	кровеносный сосуд сосуда

Ветвление внутриорганных артерий на более мелкие сосуды определяется строением органа и осуществляется по магистральному либо рассыпному вариантам. В первом случае диаметр основного артериального ствола уменьшается постепенно, по мере отхождения боковых ветвей, во втором артерия сразу делится на две и более ветвей меньшего диаметра. Артерии, обеспечивающие окольный кровоток, так называемые коллатеральные сосуды, могут быть межсистемными, которые осуществляют связь между сосудами, получающими кровь из различных источников, и внутрисистемными, соединяющими ветви одной артерии. В стенке артерий различают три оболочки, отличающиеся по строению в сосудах различного калибра.

Сосуды распределения – средние и мелкие артерии мышечного типа регионов и органов; их функция – распределение потока крови по всем органам и тканям организма.

Резистивные сосуды (сосуды сопротивления) имеют мощную мышечную оболочку, способную менять величину просвета артерий. К ним относятся мелкие (концевые) артерии и артериолы и, в меньшей степени, венулы. Сосуды – сфинктеры регулируют число функционирующих капилляров, т.е. площадь обменной поверхности. Мышечные сфинктеры этих сосудов могут полностью перекрывать их просвет.

Обменные сосуды представлены капиллярами, хотя известно, что обменные процессы между кровью и тканями происходят также на уровне артериол, прекапилляров, посткапилляров и венул. Капилляры не содержат мышечных, эластических и коллагеновых, они не способны к активным сокращениям.

Шунтирующие сосуды – это артериовенозные анастомозы, присутствующие в некоторых тканях и органах. Наиболее типичны шунты для кожи: при необходимости уменьшить теплоотдачу кровоток по системе капилляров прекращается, и кровь (тепло) сбрасывается по шунтам из артериальной системы в венозную.

Емкостные (аккумулирующие) сосуды – это главным образом вены и специализированные образования – синусоиды селезенки. Их общий объем составляет около 50% всего объема крови, содержащейся в сердечнососудистой системе. Благодаря своей высокой растяжимости вены способны вмещать или выбрасывать большие объемы крови без существенных изменений каких-либо параметров кровотока. В связи с этим они могут играть роль депо крови.

Движение крови по сосудам. Закономерности, которым подчиняется кровь при движении по сосудам, основаны на законах гидродинамики. Однако физические законы в живом организме, где все явления, в том числе и движение крови, происходят в сложных биологических условиях, приобретают своеобразный характер.

Сердце подает кровь в сосуды отдельными порциями только при систоле. Несмотря на это, кровь по сосудам течет не прерывистой, а беспрерывистой струей.

Ток крови становится непрерывным благодаря эластичности стенок артерий. Это можно показать на следующем опыте: если к стеклянному баку присоединить две трубки – одну стеклянную, а другую резиновую с суженным концом – и из бака пускать воду прерывистой струей по двум трубкам одновременно, то из стеклянной трубки вода будет вытекать прерывистой струей, а из резиновой – непрерывной.

То обстоятельство, что вода из резиновой трубки вытекает непрерывно, хотя и поступает отдельными порциями, объясняется эластическими свойствами стенок резиновой трубки. Когда в резиновую трубку поступает порция воды, она растягивает стенку трубки; когда поступление воды прекратилось, исчезло и давление, растягивавшее стенки резиновой трубки. Теперь стенки благодаря своей упругости, возвращаясь к первоначальному положению, давят на воду и продолжают ее выталкивать непрерывной струей. 3атем поступает вторая порция воды, которая вновь растягивает стенки сосуда, и т.д. Это обстоятельство и обуславливает равномерный ток жидкости по резиновым трубкам.

Если закономерность, которую мы наблюдали на модели с резиновыми трубками, применить к сердечнососудистой системе, то мы увидим, что примерно то же самое происходит и в кровеносной системе.

При сокращении сердца, кровь выбрасывается отдельными порциями. После систолы желудочков давление в артериях резко повышается, и стенки артерий растягиваются, Вслед за систолой наступает диастола, когда стенки сосудов в силу эластичности возвращаются к первоначальному положению. Они давят на кровь, проталкивают ее дальше и обеспечивают равномерный ее ток по сосудам.

Кругооборот крови. Под скоростью кругооборота крови понимают то время, которое необходимо для того, чтобы частица крови успела пройти большой и малый круг кровообращения.

У всех млекопитающих кругооборот совершается за 27 систол сердца. Скорость кругооборота у человека при 70-80 сокращениях сердца в минуту равняется 23-24 секундам.

Из этого времени 4-5 секунд затрачивается на то, чтобы пройти малый круг кровообращения, а 19-20 секунд на прохождение большого круга кровообращения.

Скорость тока крови точно была измерена русским физиологом А.С. Догилем еще в 1867 г.

Отличают объемную и линейную скорость крови. Объемная скорость – это объем крови, протекающий через поперечное сечение сосуда или нескольких сосудов (сосудистый бассейн) за единицу времени:

Q = V/t,

где Q – объемная скорость кровотока; V – объем крови; t – время.

Объемная скорость измеряется в литрах или миллилитрах в минуту. Объемную скорость кровотока можно определить как количество крови, выбрасываемое сердцем за минуту в аорту или легочную артерию. Поэтому объемную скорость называют минутным объемом крови или сердечным выбросом, который в покое составляет около 5 л/мин. Объемная скорость кровотока отражает доставку крови к органам или отток крови от них и является главным показателем гемодинамики. Снижение Q приводит к уменьшению объемной скорости кровотока в отдельном органе – ишемия, или уменьшению Q во всей системе кровообращения, т.е. сердечного выброса – шок.

Суммарная объемная скорость кровотока, то есть объемная скорость кровотока во всех сосудах данного отдела кровеносной системы, например, во всех артериях, вместе взятых, во всех капиллярах, вместе взятых и т.д., – постоянна по ходу сосудистого русла:

Q₂ = const,

где Q₂ – суммарная объемная скорость кровотока.

Таким образом, сколько крови выбрасывается в аорту, столько же проходит по всем капиллярам, возвращается по венам, выбрасывается в легочный ствол. Это обусловлено замкнутостью кровеносной системы – кровь из неё никуда не выходит и ниоткуда в неё не поступает.

Линейная скорость измеряется тем расстоянием, которое проходит частица крови за единицу времени (в секунду).

v = l/t,

где v – линейная скорость кровотока; l – расстояние; t – время.

Линейная скорость разная в различных отделах сосудистой системы. Чем выше линейная скорость кровотока в каком-то сосуде и шире этот сосуд, тем больше и объемная скорость кровотока в данном сосуде:

Q = v х S,

где Q – объемная скорость кровотока; v – линейная скорость кровотока; S – площадь поперечного сечения сосуда.

Линейная скорость тока крови в аорте в среднем 0,5 м в секунду, причем во время систолы – 1 м/сек, а во время диастолы – 0,16 м/сек. В артериях скорость уменьшается и составляет в среднем 0,25 м/сек; в капиллярах в силу увеличения сопротивления и резкого расширения общего просвета она резко падает и составляет 0,5 мм в секунду. Это обстоятельство имеет большое физиологическое значение, так как в капиллярах происходит обмен газов, а также переход питательных веществ из крови и продуктов тканевого обмена в кровь.

Общий просвет вен по сравнению с капиллярами суживается, и ток крови убыстряется. Скорость тока крови в венах доходит до 0,2 м/сек.

Кровяное давление. Величину кровяного давления в основном определяют два условия: энергия, которая сообщается сердцем крови, выбрасываемой в аорту при систоле, и сопротивление артериальной сосудистой системы, которое приходится преодолевать току крови, оттекающей от аорты. Различают систолическое, диастолическое, среднее и пульсовое давление.

Систолическое давление – максимальное давление, регистрируемое на высоте систолы. Диастолическое давление – минимальное давление, регистрируемое непосредственно перед началом изгнания крови из сердца.

Пульсовое давление – разница между систолическим и диастолическим давлением. Среднее артериальное давление – усредненное за время сердечного цикла значение артериального давления. В центральных артериях оно близко к среднему арифметическому между систолическим и диастолическим давлениями, но все же не равно ему.

У человека в молодом возрасте в восходящей аорте систолическое давление равно примерно 120 мм рт. ст., а диастолическое – около 80 мм рт. ст. Отсюда среднее давление в аорте равно 100 мм рт. ст. ((120 + 80)/2). В нижних отделах аорты и больших артериях среднее давление незначительно снижается. В артериях диаметром 3 мм оно составляет 95 мм рт.ст. По мере удаления от сердца систолическое давление постепенно растет, так, в бедренной артерии оно на 20 мм рт.ст. больше, чем в восходящей части дуги аорты. Диастолическое давление напротив, снижается. В результате этого растет пульсовое давление, т.е. разница между систолическим и диастолическим давлением, а среднее артериальное давление постепенно снижается.

В терминальных артериях и артериолах давление резко падает, достигая 30 – 35 мм рт.ст. в конце артериол. Это связано с высоким гидродинамическим сопротивлением этих сосудов. Одновременно значительно снижаются или исчезают пульсовые колебания давления.

Венозный отдел большого круга кровообращения характеризуется низким давлением и низкой скоростью кровотока. В мелких венах и венулах давление крови обычно не превышает 15 мм рт.ст. В крупных венах, расположенных вне грудной полости, давление составляет всего лишь 5 – 6 мм рт.ст., а в области впадения вен в правое предсердие оно может достигать отрицательного значения.

У человека в покое в усредненном варианте систолическое артериальное давление равно 120 – 125 мм рт.ст., диастолическое – 70 – 75 мм рт.ст., среднее – 95 – 100 мм рт.ст., пульсовое – 50 мм рт.ст. Эти величины зависят от пола, возраста, конституции человека, условий его трудовой деятельности и условий окружающей среды.

Поскольку сосудистая система находится в поле силы тяжести, давление крови, создаваемое сердцем, складывается с гидростатическим давлением. В вертикальном положении давление в сосудах, расположенных ниже сердца, возрастает, а в сосудах, расположенных выше, снижается пропорционально расстоянию от сердца. При горизонтальном положении тела гидростатическое давление крови можно не учитывать.

В вертикальном положении венозный возврат крови к сердцу от сосудов, расположенных ниже, затруднен. Однако существуют механизмы, способствующие венозному возврату: 1) мышечный насос; 2) дыхательный насос; 3) присасывающее действие сердца.

Действие мышечного насоса заключается в сдавливании вен при сокращении скелетных мышц и выталкивании крови в направлении к сердцу. Ретроградному ее движению препятствуют клапаны вен.

В основе дыхательного насоса лежит снижение давления в грудной клетке во время вдоха.

Присасывающее действие сердца осуществляется за счет смещения атриовентрикулярной перегородки вниз во время периода изгнания, а также за счет открытия атриовентрикулярных клапанов и поступления крови из правого предсердия и полых вен в правый желудочек.