Роль кровеносных сосудов в кровообращении

Основные закономерности движения крови

Движение крови в организме осуществляется сердцем вместе с кровеносными сосудами, которые образуют единый круг кровообращения. Сердце фактически выполняет роль не одного, а двух насосов: первый – левое предсердие и левый желудочек, кровь из которого во время систолы выбрасывается в аорту (большой круг кровообращения) и второй – правое предсердие и правый желудочек, кровь из которого во время систолы выбрасывается в легочную артерию (малый круг кровообращения). Схематическое строение его изображена на рис. 10.32.

Направленное движение крови по кровеносным сосудам осуществляется по градиенту давлений на каждом участке сосудистого русла. Непрерывность движения крови по сосудам при ритмичной работе сердца как насоса происходит благодаря эластичности крупных сосудов.

Согласно основному уравнению гидродинамики, количество крови, протекающей за 1 мин ( МОК или Q , л / мин) через любое поперечное сечение единого круга кровообращения, зависит от градиента давления ( ΔΡ ) в начале ( P 1 – аорта) и в конце сосудистого русла ( Р 2 – полые вены) и гидродинамического сопротивления (R) движения крови, соответственно:

где: – давление крови в аорте (125 мм рт. ст.)

– Давление крови в полых венах (0 мм рт. Ст.).

Сопротивление сосудов (R) движения крови по формуле Пуазейля, зависит от следующих факторов: вязкости крови длины сосудов (и) суммарного радиуса кровеносных сосудов в четвертом степени ( r 4):

Однако точно определить сосудистое сопротивление по этой формуле невозможно. Исходя из уравнения R = ΔΡ / Q , можно рассчитать общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС) в динах • с / см5: ОПСС = CAT / МОК . В расчетах используют величину среднего артериального давления (CAT), который отражает энергию движения крови в том случае, когда кровь вытекает из сердца непрерывным потоком. Для перевода величины давления с мм рт. ст. в дины, показатель давления умножают на 13,6. МОК, протекающей через сосуды, выражают в мл / с. Величина ОПСС в сосудах большого круга кровообращения составляет примерно 2500 дин • с / см5, в сосудах малого круга – в 10 раз меньше.

Линейная скорость движения крови в кровеносных сосудах (V, м / с) прямо пропорциональна Q (МОК) и обратно пропорциональна площади поперечного сечения сосудов (S, м2):

С уравнения следует, что чем меньше общая площадь поперечного сечения сосудов (аорта – 4,5 см2),

ТАБЛИЦА 10.4. Средние значения показателей системного кровообращения у человека

тем больше линейная скорость (20 см / с). Наибольшая площадь поперечного сечения во всех вместе взятых капиллярах (4500 см2), поэтому у них наименьшая линейная скорость (0,03 см / с) (табл. 10.4).

Трансмуральный давление – разница между внутренним давлением крови на стенки сосудов и внешним давлением тканей, которые окружают:

где: Pt – трансмуральный давление;

F – напряжение стенки; r – радиус сосуда.

Из уравнения следует: чем меньше радиус сосуды, тем меньше напряжение в ее стенке. Благодаря этому маленькие сосуды (капилляры), несмотря на относительно высокое давление крови в них, не разрываются. Ток крови в кровеносных сосудах ламинарным (линейным потоком), ибо число Рейнольдса (Re), которое прямо пропорционально диаметру сосуда (2г) в метрах, средний линейной скорости кровотока (V) в м / с и плотности крови (р = 1060 кг / м3) и обратно пропорционально вязкости крови (η) в Па • с:

в норме не превышает 2000 Когда число Re перевишуе 3000, всегда возникает турбулентное течение. Причиной этого может быть увеличение линейной скорости движения крови через суженные сосуды или уменьшения вязкости крови, например, при уменьшении гематокрита.

Емкость сосудов (С) обусловлена их способностью растягиваться при увеличении в них объема крови, она прямо пропорциональна объему крови (V) и обратно пропорциональна давлению крови в сосудах (Р):

Емкость венозных сосудов значительно больше, чем емкость артериальных сосудов, вследствие этого больший объем крови содержится в венах, чем в артериях. С возрастом растяжимость артериальных сосудов уменьшается, их емкость становится меньше.

Каждый отдел сосудистого русла в системе кровообращения выполняет соответствующую функцию (рис. 10.33).

По классификации фолковыми сосуды делятся на: Амортизирующие сосуды (сосуды камеры сжатия) – это аорта и крупные артерии, содержащих эластичные и коллагеновые волокна, которые придают стенке сосуда упругости и жесткости. Во время систолы левого желудочка кровь изгоняется в аорту, которая растягивается в ближайшей области к сердцу (А) (рис. 10.34). Вследствие сокращения эластичных волокон этого участка аорта сужается и перемещает кровь в область (Б). Следующее сокращение этой растянутой участка перемещает кровь в область (В) и так далее по ходу эластичных артерий. Каждая расширенный участок после изгнания из нее крови возвращается к исходному состоянию. Благодаря этому обеспечивается непрерывность движения крови в сосудах при ритмичной работе сердца и уменьшении гидродинамического удара.

Прекапиллярные резистивные сосуды (сосуды сопротивления) – это мелкие артерии и артериолы, имеют гладкие мышцы, при сокращении которых уменьшается суммарный поперечный диаметр и увеличивается сопротивление, благодаря чему повышается давление в артериях и уменьшается течение крови в капиллярах.

Шунтирующие сосуды (артериовенозные анастомозы) – обеспечивают позакапилярне перемещения артериальной крови в венозную систему.

Обменные сосуды – это капилляры, стенка которых лишена медиа и почти полностью адвентиции. Большинство из них фенестровани. Именно здесь, с помощью процессов диффузии, фильтрации и реабсорбции, осуществляется газообмен, обмен воды и веществ крови с межклеточной жидкостью. Из-за отсутствия собственных мышечных клеток, диаметр капилляров зависит от давления в пре- и посткапилляров резистивных сосудов и сосудов-сфинктеров.

Процесс диффузии происходит при наличии разницы давлений и концентраций веществ и идет в направлении от большей концентрации к меньшей. По такому механизму проходят газы крови (O2 и СO2), водорастворимые соли (Na +

РИС. 10.33. Функциональное назначение кровеносных сосудов в организме

РИС. 10.34. Функции амортизирующих сосудов. При растяжении эластичных сосудов кинетическая энергия движения крови превращается в потенциальную энергию деформации. Эти эффекты, тесно связанные с объемом выброшенной крови и ее давлением, называют пульсовыми колебаниями

и Сl-) и глюкоза. Свободно проникают через стенку капилляра вещества, имеющие радиус менее 0,3 нм. Альбумин, диаметр молекулы которого составляет более 3 нм, диффундирует только в 5%. Вода и глюкоза в сутки переносятся с капилляра в межклеточное вещество и обратно в огромных количествах (80 тыс. Литров и 20 тыс. Граммов соответственно), что зависит от направления диффузионного градиента концентраций веществ по обе стороны стенки капилляра (фолковыми, Нил, 1976).

Интенсивность фильтрации и реабсорбции (обратного перехода жидкости в капилляры) определяется: гидростатическим давлением крови в капиллярах ( ) гидростатическим давлением межтканевой жидкости ( ) онкотическим давлением плазмы крови ( ), онкотическим давлением межтканевой жидкости ( ) и коэффициентом фильтрации (К). По стерлингов, скорость фильтрации – (V) в мл / мин на 1 мм рт. ст. на 100 г ткани, определяется уравнением:

где К – коэффициент капиллярной фильтрации.

Согласно гипотезе Стерлинга, движение жидкости через стенку капилляра происходит благодаря двум противоположным силам: 1) гидростатическому давлению, что выталкивает плазму с капилляра; 2) онкотическое давление, созданном белками крови, которые не проходят через стенку капилляра, что предупреждает выход плазмы из сосуда. В артериальном конце капилляра составляет 30 мм рт. ст., а – 25 мм рт. ст. Вследствие преобладания осуществляется фильтрация. В венозном конце капилляра падает до 15 мм рт. ст., а остается без изменений (25 мм рт. ст.), что способствует обратному процессу – реабсорбции межклеточной жидкости в кровь (рис. 10.35).

Для более точных расчетов определяют и тканевой жидкости. При отсутствии методов определения , его величину принимают за ноль, – определенный по содержанию белка в ткани, равно 4-5 мм рт. ст. Окончательные расчеты показывают, что эффективный фильтрационный давление

РИС. 10.35. Схема обмена жидкостью между кровеносным капилляром и клетками жидкостной в скелетной м мышце

(ЭФТ) составляет 9 мм рт. в .; а эффективный резорбционно давление (ЕРТ) равен 6 мм рт. ст. Поскольку ЕРТ меньше ЭФТ, то объем реабсорбции жидкости будет меньше (18 л в сутки), чем фильтрации (20 л в сутки), и эта разница в объеме жидкости (2 л) будет всасываться в лимфатические сосуды.

Гипотеза Старлинга о процессах фильтрацн-реабсорбции исходит из положения о непроницаемость стенки капилляра для белков. Сейчас твердо установлено, что белки проходят сквозь поры в стенке капилляра, если диаметр белковой молекулы меньше диаметра поры (0,3 нм). Этот процесс медленный, но очень важный в функциональном отношении. Белки плазмы, проникли в межклеточное пространство, участвуют в транспорте гидрофобных, нерастворимых в воде веществ – жиров и жирных кислот, гормонов, металлов (медь, железо) и др. Белки используются в нативной форме или расщепляются протеазами интерстиция. За сутки из плазмы в тканевую жидкость, а оттуда в лимфу и потом снова в кровь транспортируется около 240 г белка, то есть происходит постоянный круговорот белков. Любые изменения этого круговорота отражаются на перераспределении внеклеточной жидкости между сосудистым и межклеточном пространстве.

Высокомолекулярные белки (диаметр молекулы которых более 10 нм) проникают через толщу эндотелиальной клетки по механизму цитопемпсису (микропиноцитоз) с использованием энергии АТФ. Транспорт осуществляется с помощью везикул, которые захватывают макромолекулу на поверхности эндотелиальной клетки и через цитоплазму клетки переносят ее на противоположную поверхность.

Посткапиллярные сосуды сопротивления – это венулы, сокращение или расслабление гладких мышц которых регулирует отток крови из капилляров.

Вены – это емкостные сосуды, в которых содержится около 76 % общего объема крови, выполняющих депонирующую (резервуарную) функцию. Давление крови в венах вне грудной клеткой составляет 5-6 мм рт. ст. Внутри- грудной давление равно 4 мм рт. ст.

Давление крови в правом предсердии называют центральным венозным давлением . Величина его равна 0 или от -2 до -5 мм рт. ст. и колеблется при дыхании. Колебания давления и объема крови в венах, расположенных у сердца, называют венным пульсом .

Запись венного пульса называется флебограмме, на которой регистрируется три положительных (a, с, v) и два отрицательных (x, y) зубцы, отражающие определенную фазу работы сердца (рис 10.36). Зубец в связан с систолическим правого предсердия, зубец с – с пульсовым повштовхом сонной артерии в стенку вены, зубец V – со вторым повышением венозного давления, отражающий переполнении правого предсердия. Отрицательные зубцы возникают вследствие диастолического предсердий, опущение основания правого желудочка (х) и перехода крови в его полость (у).

Центральное венозное давление зависит от работы правого сердца как насоса и объема крови в венах, что возвращается к сердцу. Вены получают симпатическую иннервацию, на возбуждение которой прямо или через гипоталамус и прессорные центры продолговатого мозга отвечают констрикцией.