Лекція 4. Фізіологія системи кровообігу

План лекції:

1. Будова і функції системи кровообігу.

2. Будова і функції серця. Фізіологічні властивості серцевого м’яза.

3. Основні показники діяльності серця. Регуляція діяльності серця.

4. Фізіологічна характеристика кровоносних судин.

5. Гемодинамічні показники руху крові по судинах.

6. Артеріальний тиск. Регуляція судинного тонусу.

Система кровообігу складається з серця та судин. Головною функцією системи кровообігу є постачання крові органам та тканинам. Завдяки скорочувальній діяльності серця забезпечується рух крові по замкненій системі судин. Велике коло кровообігу починається аортою, яка відходить від лівого шлуночка і переходить в артерії та артеріоли, що закінчуються капілярами. У капілярах кров віддає тканинам кисень та поживні речовини, отримує з тканин продукти обміну речовин. Капіляри переходять у венули, які потім збираються у середні та великі вени. Кров від верхньої частини тулуба надходить у верхню порожнисту вену, від нижньої – у нижню порожнисту вену. Ці обидві вени впадають у праве передсердя, у якому закінчується велике коло кровообігу. Мале коло кровообігу починається легеневою артерією (легеневий стовбур), яка відходить від правого шлуночка і несе у легені венозну кров, розгалужуючись на дві гілки, що йдуть до лівої та правої легені. У капілярах легенів кров віддає вуглекислий газ і збагачується киснем. Капіляри зливаються у вени, які несуть збагачену киснем артеріальну кров до серця. По чотирьох венах артеріальна кров надходить у ліве передсердя, потім у лівий шлуночок.

Серце людини – чотирикамерний м’язовий порожнистий орган, його маса 250–500 г (0,4 % від маси його тіла). Поздовжньою перегородкою (у нормі без отворів, що запобігає змішуванню крові) серце поділяється на ліву і праву половини. Кожна половина горизонтальною перегородкою поділяється на передсердя та шлуночок. У цих перегородках є отвори, через які кров із передсердь надходить до шлуночків. Ці отвори закриваються атрівентрикулярними клапанами. Між лівим передсердям і лівим шлуночком є двостулковий (мітральний) клапан, між правим передсердям і правим шлуночком є тристулковий клапан. Клапани тонкими і міцними сухожилковими нитями з’єднуються з сосочковими м’язами, ці м’язи не дають клапанам вивертатися у бік передсердь. При розслаблених (під час їх наповнення кров’ю) шлуночках клапани вільно пропускають кров тільки у напрямку від передсердь до шлуночків, перешкоджаючи зворотній течії крові. Односторонній рух крові забезпечується скороченням м’язів серця і системою клапанів. Між аортою і лівим шлуночком, між легеневим стовбуром і правим шлуночком розташовані півмісяцеві клапани. Кожен клапан складається з трьох стулок у вигляді кишеньок. При скороченні шлуночків кров надходить в аорту і легеневий стовбур, при їх заповненні кров намагається повернутися у шлуночки, заповнює кишеньки, вони розширюються, перешкоджаючи зворотній течії крові.

Стінка серця складається з трьох шарів: ендокарду (внутрішній шар), міокарду (середній м’язовий шар) і перикарду (зовнішній шар, серозна оболонка, є внутрішнім листком навколосерцевої сумки). Найбільш складну будову має міокард, який складається з посмугованої м’язової тканини. М’язовий шар передсердь розвинений менше, ніж м’язовий шар шлуночків, що пов’язано з особливостями функцій, які виконує кожний відділ серця.

Серцевий м’яз характеризується такими властивостями: автоматія, збудливість, провідність, скоротливість.

Автоматія серцевого м’яза – це здатність серцевого м’яза до ритмічних скорочень, що виникають у самому м’язові. У серці розрізняють посмуговані м’язи і атипічну тканину, в якій виникає і проводиться збудження. У людини з атипічної тканини побудована провідна система серця, яка складається з вузлів та провідних шляхів. До вузлів належать:

- синоатріальний вузол, який розташований на задній поверхні правого передсердя, у місці входження порожнистих вен;

- атріовентрикулярний вузол, розташований у правому передсерді біля перегородки між передсердями та шлуночками.

До провідних шляхів належать пучок Гіса, який відходить від атріовентрикулярного вузла одним стовбуром, проходить по перегородці між передсердями та шлуночками, поділяється на дві ніжки, що йдуть по правому і лівому шлуночках і закінчуються у м’язах шлуночків волокнами Пуркіньє.

Синоатріальний вузол є головним, у ньому виникають імпульси, що визначають частоту серцевих скорочень. У нормі атріовентрикулярний вузол і пучок Гіса є тільки провідниками збудження від синоатріального вузла. Природа автоматії пояснюється діастолічною деполяризацією – під час діастоли відбувається поступове збільшення деполяризації.

Серцевий цикл. У діяльності серця є систола (скорочення) і діастола (розслаблення). Загальна тривалість серцевого циклу 0,8 с. Розрізняють систолу та діастолу передсердь, систолу та діастолу шлуночків та загальну паузу (діастолу). Серцевий цикл починається з систоли передсердь (0,1 с), у цей період кров вільно переходить із передсердь у шлуночки. Друга фаза – систола шлуночків (0,3 с – атріовентрикулярні клапани змикаються, тиск у шлуночках підвищується і кров надходить у аорту та легеневий стовбур. Частково систола шлуночків співпадає з діастолою передсердь. Третя фаза – загальна пауза, у цей період продовжується розслаблення передсердь, яке супроводжується діастолою шлуночків.

Головними показниками, що характеризують скорочувальну функцію серця, є величини хвилинного і систолічного об’ємів кровотоку. Хвилинний об’єм кровотоку – це кількість крові, що викидається шлуночками у судинне русло за 1 хв., у дорослої людини цей показник дорівнює 4,5–5 л. Якщо поділити кількість крові, що виходить із серця за 1 хв., на кількість скорочень серця за хвилину, отримаємо систолічний об’єм кровотоку – кількість крові, що виходить із серця під час однієї систоли (40–70 мл).

Загальну картину проведення збудження у серці показує електрокардіограма (ЕКГ), або запис біопотенціалів серця. ЕКГ складається з зубців і інтервалів між ними. Висота зубців характеризує збудливість, тривалість зубців і інтервалів між ними відображає швидкість проведення імпульсів у серці. ЕКГ має три спрямованих вверх (позитивних) зубця P, R, T і два спрямованих вниз (негативних) зубця Q і S. Комплекс зубців QRS відображає швидкість розповсюдження збудження по м’язах шлуночків, інтервал P–Q характеризує швидкість розповсюдження збудження від головного вузла до шлуночків, інтервал T–P характеризує загальну паузу.

Регуляція діяльності серця здійснюється за рахунок нейрогуморальних впливів, що змінюють інтенсивність скорочень серця і пристосовують його діяльність до потреб організму та умов існування. Вплив нервової системи на діяльність серця здійснюється за рахунок блукаючих та симпатичних нервів, що належать до вегетативної нервової системи. Блукаючі нерви йдуть до серця від ядер, які розташовані у довгастому мозку, закінчуються у синоатріальному і атріовентрикулярному вузлах; збудження блукаючих нервів, зменшують частоту і силу скорочень серця, знижують збудливість і тонус серцевого м’яза, швидкість проведення збудження. Симпатичні нерви при їх збудженні збільшують ритм і силу скорочень серця, підвищують збудливість і тонус серцевого м’яза, швидкість проведення збудження.

Гуморальні впливи на діяльність серця здійснюються гормонами, деякими електролітами і іншими активними речовинами, що надходять у кров і є продуктами життєдіяльності органів і тканин. Ацетилхолін і норадреналін здійснюють на серце вплив, аналогічний впливу парасимпатичних (блукаючих) нервів. Ацетилхолін синтезується у закінченнях блукаючого нерва. Норадреналін (медіатор, утворюється у закінченнях симпатичних нервів) і адреналін (гормон наднирок) здійснюють на серце вплив, аналогічний впливу симпатичних нервів. Норадреналін і адреналін стимулюють обмінні процеси у серцевому м’язі, підвищують енерговитрати, збільшуючи потреби міокарду у кисні. Адреналін викликає розширення коронарних судин, що сприяє покращенню живлення серцевого м’яза. Важливу роль у регуляції діяльності серця відіграють гормони кори наднирок і щитовидної залози. Гормони кори наднирок – мінералкортикоїди – підвищують проникність мембран клітин серця для іонів натрію, що забезпечує зміну потенціалу клітини. Гормон щитовидної залози – тіроксин – стимулює обмінні процеси у серці і збільшує його чутливість до впливів симпатичних нервів.

У судинній кровоносній системі розрізняють кілька типів судин: магістральні судини, судини опору, справжні капіляри, судини-шунти, судини-ємкості. Магістральні – найбільші артерії, у них пульсуючий кровоток перетворюється на рівномірний, спокійний. Стінки цих судин містять невелику кількість гладеньких м’язових волокон, тому вони здійснюють незначний опір кровотоку. Судини опору – це прекапілярні (невеликі артерії, артеріоли, прекапілярні сфінктери) і докапілярні (невеликі вени, венули) судини; співвідношення між тонусом пре- і посткапілярних судин визначає рівень тиску в капілярах, величину фільтраційного тиску і інтенсивність обміну рідини. Справжні капіляри виконують функцію обміну речовинами між кров’ю і тканинами. Ємкісні судини – це венозна частина судинної системи, ці судини вміщують 70–80 % всієї крові. Судини-шунти – артеріовенозні анастомози, вони забезпечують зв’язок між невеликими артеріями і венами в обхід капілярів.

Рух крові по судинах визначається різницею тисків на початку і в кінці судини та опором стінок судин. Основними гемодинамічними показниками руху крові є об’ємна та лінійна швидкість кровотоку, швидкість кругообігу крові і тиск у різних відділах судинного русла. Об’ємна швидкість кровотоку визначається кількістю крові, що проходить через поперечний розріз судини за одиницю часу, залежить від різниці тисків на початку і в кінці судинної системи. Лінійна швидкість кровотоку – це відстань, яку проходить частка крові за одиницю часу, вона різна для різних ділянок судинної системи і залежить від сумарного перерізу судин даного калібру. Швидкість кругообігу крові характеризується часом, за який частка крові проходить велике і мале коло кровообігу (20–25 с).

Тиск крові у різних ділянках судинної системи неоднаковий – в артеріях вищий, ніж у венах, що пояснюється різним функціональним призначенням: в аорті 100–120 мм рт. ст., в артеріолах 55 мм рт. ст., у капілярах 25 мм рт. ст., у венах 3–5 мм рт. ст. Визначають систолічний (АТ_сист.), діастолічний (АТ_діаст.), пульсовий (АТ_пульс.) і середній (АТ_сер.) тиск крові. Систолічний тиск – це тиск крові в артеріях під час систоли, у нормі дорівнює 120 мм рт. ст. Діастолічний – це тиск крові в артеріях під час діастоли, у нормі дорівнює 70 мм рт. ст. Різниця між систолічним і діастолічним тиском – пульсовий тиск. Середній артеріальний тиск дорівнює сумі діастолічного і 1/3 пульсового тиску. Підвищення артеріального тиску – це гіпертонія, зниження – гіпотонія. Артеріальний пульс – це періодичне розширення стінок артерій, що обумовлюється надходженням крові в аорту під час систоли лівого шлуночка. Пульс характеризується частотою, ритмічністю, наповненням.

Регуляція судинного тонусу. Судинний тонус – це постійне напруження стінок судин, від цього фактора залежить тиск крові. Механізми регуляції судинного тонусу є нейрогуморальні центральні, з судинним центром у довгастому мозку, і місцеві, реґіонарні, спрямовані на потреби певного органу.