Физиология сердца физиология движения крови по сосудам

Физиология сердца и сосудов ФИЗИОЛОГИЯ КРОВООБРАЩЕНИЯ. СОСУДЫ

ПЛАН ЛЕКЦИИ • 1. Функциональная классификация отделов сосудистого русла. • 2. Основы гемодинамики; факторы, обуславливающие движение крови по сосудам. • 3. Факторы, обуславливающие величину артериального давления. • 4. Особенности венозного кровотока

Кровеносная система доставляет к тканям необходимые вещества, распределяет их и удаляет побочные продукты обмена веществ. Кровеносная система также принимает участие в работе гомеостатических механизмов, таких как регуляция температуры тела, поддержание баланса жидкости в организме, регулирование снабжения клеток кислородом и питательными веществами при различных физиологических состояниях организма.

БОЛЬШОЙ КРУГ Левая половина сердца накачивает оксигенированную кровь в артерии Возврат деоксигенированной крови в правую половину сердца по венам

МАЛЫЙ КРУГ Правая половина сердца Накачивает деоксигенированную кровь в легкие через легочные артерии Возврат оксигенированной крови в левое сердце через легочные вены

Большой и малый круги кровообращения

СТРОЕНИЕ СОСУДОВ просвет клапан Эндотелий Интима Соединительная ткань Мышечный слой Медея Адвентиция Артерия Вена

КЛАССИФИКАЦИЯ СОСУДОВ • Амортизирующие сосуды (Сосуды эластического типа – аорта, артерии и их крупные ветви) • Сосуды распределения (средние и мелкие артерии мышечного типа) • Сосуды сопротивления (мелкие мышечные артерии и артериолы) • Обменные сосуды (капилляры)

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛОВ СОСУДИСТОЙ СЕТИ

Амортизирующие сосуды К этим сосудам относятся артерии эластического типа с большим содержанием в сосудистой стенке эластических волокон: аорта, легочная артерия, крупные артерии.

Эластичность артерий Значение эластичности Эластические свойства обусловливают амортизирующий эффект (эффект “компрессионной камеры”), который выражается в амортизации (сглаживании) резкого подъема артериального давления во время систолы. Благодаря тому, что сосуд эластичен, а кровь нагнетается в него порциями, то в момент выброса крови ее кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию стенки сосуда, и в момент диастолы потенциальная энергия стенки сосуда переходит в кинетическую энергию движения крови, поэтому кровь движется непрерывно.

Сосуды сопротивления (резистивные сосуды) К резистивным сосудам Прекапиллярные метартериолы относятся средние и сфинктеры мелкие артерии, венулы артериолы и артериолы прекапиллярные сфинктеры. Эти сосуды, имеющие малый просвет (диаметр) и хорошо развитую гладкую мускулатуру их стенок, вены оказывают наибольшее артерии сопротивление кровотоку. Это особенно относится к артериолам, которые капилляры называют “кранами” артериальной системы

Обменные сосуды К этим сосудам относятся капилляры, т. к. именно в них осуществляются обменные процессы между кровью и межклеточной жидкостью (транссосудистый обмен).

ШУНТИРУЮЩИЕ СОСУДЫ Это сосуды, которые соединяют артериальное и венозное русло в обход капилляров. Шунты имеют большое значение в перераспределении тепла в организме Артериовенозные анастомозы

Емкостные сосуды Посткапиллярные венулы, мелкие вены, венозные сплетения и синусоиды селезенки

Сосуды возврата крови в сердце • Средние, крупные и полые вены, которые собирают кровь из больших регионов сосудистой системы

ГЕМОДИНАМИКА – ЭТО РАЗДЕЛ ФИЗИОЛОГИИ, КАСАЮЩИЙСЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ РЕГУЛЯЦИИ ДАВЛЕНИЯ, КОЛИЧЕСТВА ПРОТЕКАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ, СОПРОТИВЛЕНИЯ, ОБЪЕМА И ПЛАСТИЧНОСТИ В СЕРДЕЧНО- СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЕ

ПОТОК, ДАВЛЕНИЕ, СОПРОТИВЛЕНИЕ сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Взаимоотношение между средним потоком, средним давлением и сопротивлением в кровеносных сосудах аналогично взаимоотношению между величиной тока, напряжением и сопротивлением в электрической цепи

ЗАКОН ПУАЗЕЙЛЯ Объем жидкости, протекающей через твердую трубку в единицу времени (Q), прямо пропорционален разнице давления между концами трубки и обратно пропорционален сопротивлению течения (R) Q-объемная скорость кровотока ΔР-градиент давления R-сопротивление кровотоку

Эффективное перфузионное давление (ΔР) – это разность между средним внутрисосудистым давлением в артериальном и венозном конце сосуда (Ра – Рv) В любой части сосудистого русла поток равен величине эффективного перфузионного давления (Р) деленного на сопротивление (R).

Когда жидкость течет по трубке, сопротивление течению определяется свойствами жидкости и трубки где r – радиус трубки, L- ее длина, η- вязкость жидкости, 8 и π – геометрические постоянные Сопротивление течению крови увеличивается пропорционально увеличению вязкости и длины трубки. Изменения радиуса имеют намного большее влияние потому, что сопротивление обратно пропорционально радиусу в четвертой степени

ЗАКОН ПУАЗЕЙЛЯ

Факторы, обеспечивающие движение крови по сосудам • ОСНОВНЫМ ФАКТОРОМ ДВИЖЕНИЯ КРОВИ ПО СОСУДАМ ЯВЛЯЕТСЯ ГРАДИЕНТ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ В АРТЕРИАЛЬНОМ И ВЕНОЗНОМ КОНЦЕ СОСУДА. • Градиент давления создается благодаря работе сердца как насоса. • Эластичность

ВАЖНЕЙШИМИ ПАРАМЕТРАМИ КРОВООБРАЩЕНИЯ ЯВЛЯЮТСЯ: ü Объемная скорость кровотока (или минутный объем крови МОК); ü Кровяное давление; ü Сопротивление сосудов; ü Скорость кругооборота крови

Объемная скорость кровотока (Q) – это количество крови, которое проходит через определенное поперечное сечение сосудистого русла в единицу времени (л/с и л/мин).

ОБЪЁМНАЯ СКОРОСТЬ КРОВОТОКА • Общий кровоток у взрослого человека в состоянии покоя — около 5000 мл/мин. Именно это количество крови выкачивается сердцем каждую минуту, поэтому его называют также сердечным выбросом.

ЛИНЕЙНАЯ СКОРОСТЬ КРОВОТОКА (V) – это расстояние, которое проходит частица крови в единицу времени (см/сек) Она определяется , как отношение объемной скорости кровотока (Q) к площади поперечного сечения сосуда ( ).

• ЛИНЕЙНАЯ СКОРОСТЬ КРОВОТОКА зависит от суммарного диаметра сосудистого русла (поперечное сечение)

Диаметр сосудов Поперечное сечение сосудов

Ламинарный поток медленный поток быстрый поток

Ламинарный поток и турбулентный поток ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА V – скорость потока, -плотность жидкости d-диаметр трубки, -вязкость жидкости.

Ламинарный (а) и турбулентный (б) У людей превышение критической скорости часто потоки наблюдается в восходящей части аорты, во время систолического выброса крови, но обычно превышение этой скорости наблюдается только в случае сужения артерий. Наиболее часто турбулентность появляется в аорте при анемии, потому что уменьшается вязкость крови. Поскольку появление турбулентности сопровождается появлением звука, то это может объяснить причину появления систолического шума при анемии.

Изменение кровяного давления в разных участках сосудистого русла

Факторы определяющие величину артериального давления • 1) Работа сердца. Если сердце останавливается, то давление мгновенно снижается. • 2) Общее периферическое сопротивление (ОПС), которое определяется тонусом сосудов сопротивления. В свою очередь от тонуса сосудов зависит их диаметр. Если диаметр уменьшается, то сопротивление возрастает. Кроме того в создании сопротивления большое значение имеет вязкость крови. • 3) Объем циркулирующей крови (ОЦК). Чем больше крови циркулирует в системе, тем больше ее проникает к сердцу, тем больше выбрасывается сердцем, а следовательно, увеличивается и величина АД. • 4) Относительное перераспределение крови между артериальными и венозными сосудами

Факторы, обеспечивающие движение крови по венам • ГРАДИЕНТ ДАВЛЕНИЯ • Присасывающее действие грудной клетки • Клапаны вен • Сокращение скелетной мускулатуры • Пульсация расположенных рядом с венами артерий

В конечностях мышцы окружают вены и при их сокращении они сдавливают вены. При длительном стоянии кровь застаивается в венах нижних конечностей и это может приводить к снижению венозного возврата, а следовательно и снижается сердечный выброс.

ВАРИКОЗНОЕ РАСШИРЕНИЕ ВЕН

ВАРИКОЗНОЕ РАСШИРЕНИЕ ВЕН

ВЕНОЗНЫЕ ЯЗВЫ

• К МИКРОЦИРКУЛЯТОРНОМУ руслу относят сосуды диаметром менее 100 мкм, которые видны лишь под микроскопом. • Микроциркуляция — собирательное понятие. Оно объединяет механизмы кровотока в мелких сосудах и теснейшим образом связанный с кровотоком обмен жидкостью и растворенными в ней газами и веществами между сосудами и тканевой жидкостью. • Процессы движения крови по сосудам этой системы называют микроциркуляцией

Микроциркуляция К микроциркуляторному руслу относят сосуды: распределители капиллярного кровотока (терминальные артериолы, метартериолы, артериовенулярные анастомозы, прекапиллярные сфинктеры) и обменные сосуды (капилляры и посткапиллярные венулы).

Функции микроциркуляторного русла • трофическая и дыхательная функции, так как обменная поверхность капилляров и венул составляет 1000 м 2, или 1, 5 м 2 на 100 г ткани; • депонирующая функция, так как в сосудах микроциркуляторного русла в состоянии покоя депонируется значительная часть крови, которая во время физической работы включается в кровоток; • дренажная функция, так как микроциркуляторное русло собирает кровь из приносящих артерий и распределяет ее по органу; • регуляция кровотока в органе, эту функцию выполняют артериолы благодаря наличию в них сфинктеров; • транспортная функция, то есть транспорт крови.

ОБМЕННЫЕ СОСУДЫ Капилляры и посткапиллярные венулы Центральным звеном микроциркуляторной системы являются капилляры – самые тонкие и многочисленные сосуды, располагающиеся в межклеточных пространствах. Стенка капилляра состоит из трех слоев: – Слой эндотелиальных клеток; – Базальный слой, состоящий из перецитов и сплетенных между собой фибрилл; – Адвентициальный слой.

Значение капилляров ü Нутритивная функция (снабжение клеток и тканей 02 и питательными веществами); ü Сервисная функция Удаление из ткани продуктов метаболизма (С 02, шлаки); ü Гемодинамическая функция; ü Специфическая функция капилляров.

В зависимости от специфической функции, капилляры имеют разное строение и обладают разной проницаемостью в различных органах. Различают три типа капилляров:

СПЛОШНЫЕ КАПИЛЛЯРЫ (соматические) Стенка капилляров этого типа образована сплошным слоем эндотелиальных клеток, в мембране которых имеются мельчайшие поры. Стенка мало проницаема для крупных молекул, белка, но легко пропускает воду и растворенные в ней минеральные вещества. Этот тип капилляров характерен для скелетной и гладкой мускулатуры, кожи, ЦНС (гематоэнцефалический барьер), жировой и соединительной ткани.

ОКОНЧАТЫЕ (висцеральные) В стенке этих капилляров имеются фенестры (окошки), которые могут занимать до 30% площади поверхности клетки. Такие капилляры характерны для органов, которые секретируют и всасывают большое количество воды и растворенных в ней веществ, или участвуют в быстром транспорте макромолекул: клубочки почки, слизистая оболочка кишечника, эндокринные железы.

МЕЖКЛЕТОЧНО-ОКОНЧАТЫЕ (синусоидные) Капилляры этого типа имеют прерывистую эндотелиальную оболочку, клетки эндотелия расположены далеко друг от друга, образуя межклеточные пространства. Через их стенку легко проходят макромолекулы и форменные элементы крови. Такие капилляры встречаются в костном мозге, печени, селезенке.

МЕХАНИЗМЫ ТРАНСКАПИЛЛЯРНОГО ОБМЕНА 1. Диффузия вещества по градиенту концентрации из – и в капилляры. 2. Фильтрация – реабсорбция. 3. Микропиноцитоз (цитопемпсис).

ДИФФУЗИЯ – состоит в движении жирорастворимых веществ через мембрану независимо от величины пор и щелей, растворяясь в липидном слое (например, эфиры, углекислый газ, алкоголь, кислород и др. )

Диффузия ЗАКОН ФИКА: • Количество вещества продиффундирующего через стенку капилляра в единицу времени прямо пропорционально градиенту концентрации вещества ( С), коэффициенту диффузии (D), площади диффузии (S), и обратно пропорционально толщине диффузионного барьера (Х)

Фильтрация-реабсорбция ФИЛЬТРАЦИЯ (F) – это процесс проникновения питательных веществ по градиенту давления (Р) из капилляров в межклеточное пространство и далее в клетки ткани Р(кап) – Р(тканев. жидк. ) = F(+) РЕАБСОРБЦИЯ (R) – это процесс перемещения водорастворимых веществ из межклеточного пространства в капилляры. Это движение определяется градиентом коллоидно-осмотического давления существующим между капиллярной кровью и межклеточной жидкостью. Р (кап. ) – Р (ткан. жид. ) = R(-)

Фильтрация и реабсорбция зависят: ü От гидростатического давления в капилляре (Ргк); ü От гидростатического давления тканевой жидкости (Ргт); ü От онкотического давления плазмы (Рок); ü От онкотического давления тканевой жидкости (Рот).

ФИЛЬТРАЦИЯ-РЕАБСОРБЦИЯ фильтрация абсорбция ВЕНУЛА АРТЕРИОЛА капилляр онкотическое давление 25 мм. рт. ст Гидростатическое давление 17 мм. рт. ст 37 мм. рт. ст 0 мм. рт. ст ИНТЕРСТИЦИЯ 1 мм. рт. ст

ФИЛЬТРАЦИЯ-РЕАБСОРБЦИЯ • Артериальный конец капилляра. 37+0=37 мм рт. ст. – сила, определяющая выход жидкости из капилляра. 1+25=26 мм рт. ст. – сила, удерживающая жидкость в сосуде. 37 -26=11 мм рт. ст. Р(кап. ) – Р(тканев. жидк. ) = F(+) ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ • Венозный конец капилляра 17+0=17 мм рт. ст. – сила, определяющая выход жидкости из капилляра. 1+25=26 мм рт. ст. – сила, удерживающая жидкость в сосуде. 17 -26=-9 мм рт. ст. РЕАБСОРБЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ Р(кап. ) – Р(тканев. жидк. ) = R(-)

Скорость фильтрации увеличивается при: Ø Увеличении системного артериального давления; Ø Увеличении проницаемости капилляров (аллергические реакции); Ø Расширении резистивных сосудов; Ø При переходе в вертикальное положение; Ø Увеличении ОЦК; Ø Повышении центрального венозного давления; Ø Снижении онкотического давления. СКОРОСТЬ РЕАБСОРБЦИИ ВОЗРАСТАЕТАЕТ при: ü Снижении артериального давления; ü Сужении резистивных сосудов; ü Кровопотере.

ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ В КАПИЛЛЯРАХ (пиноцитоз)

ЛИМФОТОК • Все ткани, кроме ЦНС, костной ткани и кожи, снабжены лимфатической системой. Состав лимфы близок к составу крови, но в ней меньше белка и нет форменных элементов крови, зернистых лейкоцитов.

Отличительные особенности лимфатических сосудов • Терминальные сосуды лимфатической системы состоят из широко распределенной сети с замкнутыми концами чрезвычайно проницаемых капилляров. • 1. между эндотелиальными клетками не существует плотных контактов; • 2. Тонкие миофиламенты прикрепляют лимфатические сосуды к окружающей соединительной ткани

Механизм лимфаобразования • При мышечном сокращении тонкие миофиламенты натягивают лимфатические сосуды, чтобы открыть пространство между эндотелиальными клетками и дать возможность поступлению белка, крупных частиц и клеток, находящихся в интерстициальной жидкости. Лимфатические капилляры отводят лимфу в более крупные сосуды, которые, в конечном счете, впадают в правую и левую подключичные вены, в том месте, где они соединяются с яремными венами. Лимфатические стволы и протоки имеют клапаны.

Функции лимфатических сосудов • Функция лимфатических капилляров заключается в возврате фильтрата плазмы из капилляров в систему кровообращения. • Лимфатические сосуды являются единственным устройством, посредством которого белок (альбумин), покидающий сосудистое русло, может быть возвращен в кровь. • Лимфатическая система фильтрует лимфу в лимфатических узлах и удаляет инородные частицы (бактерии). • Переносит вещества абсорбированные из ЖКТ, преимущественно жир в форме хиломикронов, в кровеносную систему.

Переход жидкости из межклеточного пространства в лимфу обеспечивается теми же механизмами, что и транскапиллярный обмен

Факторы, определяющие движение лимфы по сосудам ü 1. Разница гидростатического давления ü 2. Давление ткани. ü 3. Активное сокращение скелетной мускулатуры. ü 4. Клапаны. ü 5. Сокращение лимфангиона (до 18 -22 раз в минуту)

• Поток лимфы увеличивается по любому механизму, который увеличивает скорость капиллярной фильтрации крови, например, повышение капиллярного давления или проницаемость или пониженное онкотическое давление плазмы. • Когда объем интерстициальной жидкости превышает дренажную пропускную способность лимфатических сосудов или лимфатический сосуд заблокирован, что может произойти при определенных болезненных состояниях, интерстициальная жидкость накапливается (например, подкожная клетчатка) и вызывает клинический отек

Клинический отек, вызванный нарушением лимфаоттока паразитами