СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА: ФИЗИОЛОГИЯ, ФУНКЦИИ ОРГАНОВ, ГИСТОЛОГИЯ. - АНАТОМИЯ И ПСИХОЛОГИЯ

Сердечно - сосудистая система представляет собой сложный комплекс кровеносных сосудов , который транспортирует вещества между клетками и кровью, а также между кровью и окружающей средой. Его составляющими являются сердце, сосуды и кровь.

Сердечно-сосудистая система выполняет следующие функции: 1) распределяет кислород и питательные вещества по тканям тела; 2) переносят углекислый газ и продукты обмена веществ из тканей в легкие и выделительные органы; 3) способствуют работе иммунной системы и терморегуляции.

Источник: Эдоарадо

Сердце действует как два насоса: один для малого круга кровообращения, а другой - для системного. Оба кровообращения требуют, чтобы камеры сердца сокращались упорядоченным образом, перемещая кровь в одном направлении.

Легочное кровообращение - это кровоток между легкими и сердцем. Он обеспечивает обмен газов крови и легочных альвеол. Системное кровообращение - это кровоток между сердцем и остальным телом, за исключением легких. Он затрагивает кровеносные сосуды внутри и снаружи органов.

Изучение врожденных пороков сердца позволило значительно продвинуться в понимании анатомии сердца у новорожденных и взрослых, а также генов или хромосом, участвующих в врожденных дефектах.

Большое количество сердечных заболеваний, приобретенных в течение жизни, зависит от таких факторов, как возраст, пол или семейный анамнез. Здоровое питание, физические упражнения и лекарства могут предотвратить или контролировать эти заболевания.

Надежная диагностика заболеваний системы кровообращения стала возможной благодаря технологическим достижениям в области визуализации. Точно так же успехи в хирургии позволили исправить большинство врожденных дефектов и многие не врожденные заболевания.

Анатомия и гистология сердца

камеры

Сердце имеет функционально разные левая и правая сторона. Каждая сторона разделена на две камеры: верхнюю, называемую предсердием, и нижнюю, называемую желудочком. Обе камеры состоят в основном из особого типа мышц, называемых сердечными.

Предсердия, или верхние камеры, разделены межпредсердной перегородкой. Желудочки, или нижние камеры, разделены межжелудочковой перегородкой. Стенка правого предсердия тонкая, кровь поступает внутрь по трем венам: верхней и нижней полой вене и коронарному синусу. Эта кровь исходит из тела.

Части сердца. Источник: Diagram_of_the_human_heart_ (обрезано) _pt.svg: Rhcastilhos, производная работа: Ortisa

Стенка левого предсердия в три раза толще правого. Четыре легочные вены выводят насыщенную кислородом кровь в левое предсердие. Эта кровь поступает из легких.

Стенки желудочков, особенно левого, намного толще, чем у предсердий. Легочная артерия начинается от правого желудочка, по которому кровь направляется в легкие. Аорта начинается от левого желудочка, по которому кровь направляется к остальному телу.

Внутренняя поверхность желудочков ребристая, с пучками и мышечными связками, называемыми trabeculae carneae. Сосочковые мышцы выступают в полость желудочков.

Клапаны

Каждое отверстие желудочков защищено клапаном, предотвращающим возврат кровотока. Есть два типа клапана: атриовентрикулярный (митральный и трикуспидальный) и полулунный (легочный и аортальный).

Митральный клапан, который является двустворчатым, соединяет левое предсердие (предсердие) с желудочком на той же стороне. Трикуспидальный клапан соединяет правое предсердие (предсердие) с желудочком на той же стороне.

Бугорки представляют собой листовые складки эндокарда (мембрана, армированная волокнистой соединительной тканью). Бугорки и сосочковые мышцы атриовентрикулярных клапанов соединены структурами, называемыми сухожилиями хорды, в форме тонких тяжей.

Полулунные клапаны представляют собой карманные образования. Легочный клапан, состоящий из двух створок, соединяет правый желудочек с легочной артерией. Аортальный клапан, состоящий из трех створок, соединяет левый желудочек с аортой.

Полоса фиброзной соединительной ткани (фиброзное кольцо), которая отделяет предсердия от желудочков, обеспечивает поверхности для прикрепления мышц и введения клапана.

стена

Стенка сердца состоит из четырех слоев: эндокарда (внутренний слой), миокарда (внутренний средний слой), эпикарда (внешний средний слой) и перикарда (внешний слой).

Эндокард - это тонкий слой клеток, похожий на эндотелий кровеносных сосудов. Миокард содержит сократительные элементы сердца.

Миокард состоит из мышечных клеток. Каждая из этих клеток имеет миофибриллы, которые образуют сократительные единицы, называемые саркомерами. Каждый саркомер имеет актиновые нити, которые выступают из противоположных линий и организованы вокруг толстых миозиновых нитей.

Эпикард - это слой мезотелиальных клеток, пронизанный коронарными сосудами, ведущими к миокарду. Эти сосуды снабжают сердце артериальной кровью.

Перикард - это рыхлый слой эпителиальных клеток, лежащих на соединительной ткани. Он образует перепончатый мешок, в котором находится сердце. Он прикрепляется ниже к диафрагме, по бокам к плевре и перед грудиной.

Гистология сосудистой системы

Большие кровеносные сосуды имеют трехслойную структуру, а именно: внутреннюю оболочку, среднюю оболочку и адвентициальную оболочку.

Внутренняя оболочка, являющаяся самым внутренним слоем, представляет собой монослой эндотелиальных клеток, покрытых эластичной тканью. Этот слой контролирует проницаемость сосудов, сужение сосудов, ангиогенез и регулирует коагуляцию.

Внутренняя оболочка вен рук и ног имеет клапаны, которые препятствуют обратному току крови, направляя ее к сердцу. Эти клапаны состоят из эндотелия и небольшого количества соединительной ткани.

Среда оболочки, которая является промежуточным слоем, отделена от интимы внутренним эластичным листом, состоящим из эластина. Среда оболочки состоит из гладкомышечных клеток, встроенных во внеклеточный матрикс, и эластических волокон. В артериях средняя оболочка толстая, а в венах - тонкая.

Адвентициальная оболочка, самый внешний слой, является самым прочным из трех слоев. Он состоит из коллагеновых и эластичных волокон. Этот слой является ограничивающим барьером, защищающим сосуды от расширения. В крупных артериях и венах адвентиция содержит vasa vasorum, мелкие кровеносные сосуды, которые снабжают стенку сосудов кислородом и питательными веществами.

Физиология сердца

Система вождения

Регулярные сокращения сердца - это результат врожденного ритма сердечной мышцы. Сокращение начинается в предсердиях. Он следует за сокращением желудочков (систола предсердий и желудочков). Далее следует расслабление камер предсердий и желудочков (диастола).

Специализированная система сердечной проводимости отвечает за возбуждение электрической активности и передачу ее во все части миокарда. Эта система состоит из:

- Два небольших образования специализированных тканей, а именно: синоатриальный узел (узел SA) и атриовентрикулярный узел (узел AV).

- пучок Гиса с его ветвями и система Пуркинье, расположенная в желудочках.

В сердце человека узел SA расположен в правом предсердии, рядом с верхней полой веной. АВ-узел расположен в правой задней части межпредсердной перегородки.

Ритмичные сердечные сокращения возникают из-за спонтанно генерируемого электрического импульса в узле SA. Скорость генерации электрических импульсов контролируется пейсмекерными клетками этого узла.

Импульс, генерируемый в узле SA, проходит через узел AV. Затем он продолжается через пучок Гиса и его ветви к системе Пуркинье в мышце желудочка.

Сердечная мышца

Клетки сердечной мышцы соединены вставными дисками. Эти клетки соединены друг с другом последовательно и параллельно и, таким образом, образуют мышечные волокна.

Клеточные мембраны вставленных дисков сливаются друг с другом, образуя проницаемые сообщающиеся соединения, которые обеспечивают быструю диффузию ионов и, следовательно, электрического тока. Поскольку все клетки электрически связаны, сердечная мышца функционально считается электрическим синцитием.

Сердце состоит из двух синцитиков:

- Атриум, образованный стенками атриума.

- желудочковый, состоящий из стенок желудочков.

Это разделение сердца позволяет предсердиям сокращаться незадолго до сокращения желудочков, заставляя сердце эффективно работать.

Потенциал действия сердечной мышцы

Распределение ионов через клеточную мембрану создает разницу в электрическом потенциале между внутренней и внешней частью клетки, которая известна как мембранный потенциал.

Мембранный потенциал покоя клетки сердца млекопитающего составляет -90 мВ. Стимул создает потенциал действия, который представляет собой изменение мембранного потенциала. Этот потенциал распространяется и отвечает за начало сокращения. Потенциал действия проявляется поэтапно.

В фазе деполяризации сердечная клетка стимулируется, и происходит открытие потенциал-управляемых натриевых каналов и поступление натрия в клетку. Перед закрытием каналов мембранный потенциал достигает +20 мВ.

В начальной фазе реполяризации натриевые каналы закрываются, клетка начинает реполяризоваться, и ионы калия покидают клетку через калиевые каналы.

В фазе плато происходит открытие кальциевых каналов и быстрое закрытие калиевых каналов. Фаза быстрой реполяризации, закрытие кальциевых каналов и медленное открытие калиевых каналов возвращают клетку в состояние покоя.

Сократительный ответ

Открытие зависимых от напряжения кальциевых каналов в мышечных клетках - одно из событий деполяризации, которое позволяет Ca ⁺² проникать в миокард. Са ⁺² является эффектором, который сочетает деполяризацию и сердечное сокращение.

После деполяризации клеток происходит проникновение Ca ⁺² , которое запускает высвобождение дополнительного Ca ⁺² через Ca ^{+ 2-} чувствительные каналы в саркоплазматическом ретикулуме. Это увеличивает концентрацию Ca ^{+2 в} сто раз .

Сократительный ответ сердечной мышцы начинается после деполяризации. Когда мышечные клетки реполяризуются, саккоплазматический ретикулум реабсорбирует избыток Са ⁺² . Концентрация Ca ⁺² возвращается к исходному уровню, позволяя мышцам расслабиться.

Согласно закону сердца Старлинга, «энергия, выделяемая при сокращении, зависит от длины исходного волокна». В покое исходная длина волокон определяется степенью диастолического наполнения сердца. Давление, развивающееся в желудочке, пропорционально объему желудочка в конце фазы наполнения.

Функция сердца: сердечный цикл и электрокардиограммы

В поздней диастоле митральный и трикуспидальный клапаны открыты, а аортальный и легочный клапаны закрыты. Во время диастолы кровь поступает в сердце и заполняет предсердия и желудочки. Скорость наполнения снижается по мере того, как желудочки расширяются, а клапаны AV закрываются.

Сокращение мышц предсердий или систола предсердий сокращает отверстия верхней и нижней полой вены и легочной вены. Кровь имеет тенденцию удерживаться в сердце за счет инерции движения поступающей крови.

Сокращение желудочков или систола желудочков начинается, и клапаны AV закрываются. Во время этой фазы мышца желудочка немного укорачивается, и миокард давит на кровь желудочка. Это называется изоволюмическим давлением, оно продолжается до тех пор, пока давление в желудочках не превысит давление в аорте и легочной артерии и ее клапаны не откроются.

Измерение колебаний потенциала сердечного цикла отражается на электрокардиограмме: зубец P вызван деполяризацией предсердий; в комплексе QRS преобладает деполяризация желудочков; зубец Т - это реполяризация желудочков.

Функционирование кровеносной системы

Составные части

Кровообращение делится на системное (или периферическое) и легочное. Компонентами системы кровообращения являются вены, венулы, артерии, артериолы и капилляры.

Венулы получают кровь из капилляров и постепенно сливаются с крупными венами. Вены несут кровь обратно к сердцу. Давление в венозной системе низкое. Стенки сосудов тонкие, но достаточно мускулистые, чтобы сокращаться и расширяться. Это позволяет им быть контролируемым резервуаром крови.

Артерии выполняют функцию транспортировки крови под высоким давлением к тканям. Из-за этого артерии имеют крепкие сосудистые стенки, и кровь движется с большой скоростью.

Артериолы - это небольшие ветви артериальной системы, которые действуют как управляющие каналы, по которым кровь транспортируется к капиллярам. Артериолы имеют крепкие мышечные стенки, которые могут несколько раз сокращаться или расширяться. Это позволяет артериям изменять кровоток по мере необходимости.

Капилляры - это маленькие сосуды в артериолах, которые обеспечивают обмен питательными веществами, электролитами, гормонами и другими веществами между кровью и межклеточной жидкостью. Стенки капилляров тонкие и имеют множество пор, проницаемых для воды и небольших молекул.

Давление

Когда желудочки сокращаются, внутреннее давление левого желудочка увеличивается от нуля до 120 мм рт. Это заставляет аортальный клапан открываться и кровоток выталкивается в аорту, которая является первой артерией большого круга кровообращения. Максимальное давление во время систолы называется систолическим давлением.

Затем аортальный клапан закрывается, а левый желудочек расслабляется, поэтому кровь может поступать из левого предсердия через митральный клапан. Период расслабления называется диастолой. В этот период давление падает до 80 мм рт.

Таким образом, разница между систолическим и диастолическим давлением составляет 40 мм рт. Ст. И обозначается как пульсовое давление. Сложное артериальное дерево снижает давление пульсаций, благодаря чему приток крови к тканям становится непрерывным.

Сокращение правого желудочка, которое происходит одновременно с сокращением левого желудочка, выталкивает кровь через легочный клапан в легочную артерию. Он делится на мелкие артерии, артериолы и капилляры малого круга кровообращения. Легочное давление намного ниже (10–20 мм рт. Ст.), Чем системное.

Циркуляторная реакция на кровотечение

Кровотечение может быть внешним или внутренним. Когда они большие, они требуют немедленной медицинской помощи. Значительное уменьшение объема крови вызывает падение артериального давления, которое представляет собой силу, которая перемещает кровь в системе кровообращения для обеспечения кислородом, необходимым тканям для поддержания жизни.

Падение артериального давления воспринимается барорецепторами, которые уменьшают скорость их разряда. Сердечно-сосудистый центр ствола головного мозга, расположенный в основании мозга, обнаруживает снижение активности базорецепторов, что запускает ряд гомеостатических механизмов, направленных на восстановление нормального кровяного давления.

Медуллярный сердечно-сосудистый центр усиливает симпатическую стимуляцию правого синоатриального узла, что: 1) увеличивает силу сокращения сердечной мышцы, увеличивая объем крови, перекачиваемой за каждый импульс; 2) увеличивает количество ударов в единицу времени. Оба процесса повышают артериальное давление.

Одновременно сердечно-сосудистый центр сердечно-сосудистой системы стимулирует сокращение (сужение сосудов) некоторых кровеносных сосудов, заставляя часть содержащейся в них крови перемещаться в остальную систему кровообращения, включая сердце, повышая кровяное давление.

Циркуляторная реакция на упражнения

Во время упражнений ткани тела увеличивают потребность в кислороде. Следовательно, во время экстремальных аэробных упражнений скорость перекачки крови через сердце должна возрасти с 5 до 35 литров в минуту. Наиболее очевидный механизм достижения этого - увеличение количества сердечных сокращений в единицу времени.

Увеличение пульсаций сопровождается: 1) расширением артериальных сосудов в мышцах; 2) сужение сосудов пищеварительной и почечной систем; 3) сужение сосудов вен, которое увеличивает венозный возврат к сердцу и, следовательно, количество крови, которое оно может перекачивать. Таким образом, мышцы получают больше крови и, следовательно, больше кислорода.

Нервная система, особенно сердечно-сосудистый центр, играет фундаментальную роль в этих реакциях на упражнения посредством симпатической стимуляции.

эмбриология

На 4-й неделе эмбрионального развития человека кровеносная система и кровь начинают формироваться в «кровяные острова», которые появляются в мезодермальной стенке желточного мешка. К этому времени зародыш становится слишком большим, чтобы распределение кислорода могло осуществляться только путем диффузии.

Первая кровь, состоящая из ядросодержащих эритроцитов, например, рептилий, земноводных и рыб, происходит из клеток, называемых гемангиобластами, расположенных на «островах крови».

На 6–8 неделе продукция крови, состоящая из типичных безъядерных эритроцитов млекопитающих, начинает перемещаться в печень. К 6 месяцу эритроциты колонизируют костный мозг, и их продукция печенью начинает снижаться, прекращаясь в раннем неонатальном периоде.

Эмбриональные кровеносные сосуды образуются по трем механизмам:

- Слияние in situ (васкулогенез).

- Миграция эндотелиальных клеток-предшественников (ангиобластов) к органам.

- Развитие из существующих сосудов (ангиогенез).

Сердце возникает из мезодермы и начинает биться на четвертой неделе беременности. Во время развития шейного и головного отделов первые три жаберные дуги эмбриона образуют систему сонных артерий.

Заболевания: неполный список

Аневризм . Расширение слабого сегмента артерии из-за артериального давления.

Аритмия . Отклонение от нормальной регулярности сердечного ритма из-за нарушения электрической проводимости сердца.

Атеросклероз . Хроническое заболевание, вызванное отложением (бляшками) липидов, холестерина или кальция на эндотелии крупных артерий.

Врожденные пороки . Нарушения кровеносной системы генетического или экологического происхождения, присутствующие при рождении.

Дислипидемии . Аномальный уровень липопротеинов в крови. Липопротеины переносят липиды между органами.

Эндокардит . Воспаление эндокарда, вызванное бактериальной, а иногда и грибковой инфекцией.

Цереброваскулярные заболевания . Внезапное повреждение из-за снижения кровотока в части мозга.

Пороки клапанов . Отказ митрального клапана для предотвращения неправильного кровотока.

Несостоятельность сердца . Неспособность сердца эффективно сокращаться и расслабляться, что снижает его работоспособность и нарушает кровообращение.

Гипертония . Артериальное давление выше 140/90 мм рт. Вызывает атерогенез, повреждая эндотелий

Инфаркт . Гибель части миокарда, вызванная прерыванием кровотока из-за застревания тромба в коронарной артерии.

Варикозное расширение вен и геморрой . Ветрянка - это вена, расширенная кровью. Геморрой - это группы варикозного расширения вен заднего прохода.

Ссылки

Ааронсон, П.И., Уорд, JPT, Винер, С.М., Шульман, С.П., Гилл, Дж.С. 1999. Краткий обзор сердечно-сосудистой системы Блэквелл, Оксфорд.
Артман, М., Бенсон, Д. В., Шривастава, Д., Джоэл Б. Стейнберг, Дж. Б., Наказава, М. 2005. Развитие сердечно-сосудистой системы и врожденные пороки развития: молекулярные и генетические механизмы. Блэквелл, Молден.
Барретт, К. Э., Брукс, Х. Л., Бармен, С. М., Юань, Дж. Х.-Дж. 2019. Обзор медицинской физиологии Ганонга. Макгроу-Хилл, Нью-Йорк.
Бурггрен, У.В., Келлер, Б.Б. 1997. Развитие сердечно-сосудистой системы: от молекул к организмам. Кембридж, Кембридж.
Дзау, VJ, Duke, JB, Liew, C.-C. 2007. Сердечно-сосудистая генетика и геномика для кардиолога, Blackwell, Malden.
Фермер, CG1999. Эволюция сердечно-легочной системы позвоночных. Ежегодный обзор физиологии, 61, 573–592.
Gaze, DC 2012. Сердечно-сосудистая система - физиология, диагностика и клинические значения. InTech, Риека.
Gittenberger-de Groot, AC, Bartelings, MM, Bogers, JJC, Boot, MJ, Poelmann, RE 2002. Эмбриология общего артериального ствола. Прогресс в детской кардиологии, 15, 1–8.
Грегори К. Снайдер, GK, Sheafor, BA 1999. Красные кровяные тельца: центральный элемент в эволюции системы кровообращения позвоночных. Американский зоолог, 39, 89–198.
Холл, JE 2016. Учебник Гайтона и Холла по медицинской физиологии. Эльзевир, Филадельфия.
Hempleman, SC, Warburton, SJ 2013. Сравнительная эмбриология каротидного тела. Респираторная физиология и нейробиология, 185, 3–8.
Муньос-Чапули, Р., Кармона, Р., Гуадикс, Дж. А., Масиас, Д., Перес-Помарес, Дж. М. 2005. Происхождение эндотелиальных клеток: подход evo-devo для перехода кровеносной системы беспозвоночных / позвоночных . Эволюция и развитие, 7, 351–358.
Роджерс, К. 2011. Сердечно-сосудистая система. Образовательное издательство «Британика», Нью-Йорк.
Safar, ME, Frohlich, ED 2007. Атеросклероз, крупные артерии и сердечно-сосудистый риск. Каргер, Базель.
Саксена, Ф.Б. 2008. Цветной атлас местных и системных признаков сердечно-сосудистых заболеваний. Блэквелл, Молден.
Шмидт-Риза, А. 2007. Эволюция систем органов. Оксфорд, Оксфорд.
Тейлор, РБ 2005. Сердечно-сосудистые заболевания Тейлора: Справочник. Спрингер, Нью-Йорк.
Topol, EJ, et al. 2002. Учебник сердечно-сосудистой медицины. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс, Филадельфия.
Виттемор, С., Кули, Д.А. 2004. Система кровообращения. Дом Челси, Нью-Йорк.
Виллерсон, JT, Кон, JN, Велленс, HJJ, Холмс, Д.Р., мл. 2007. Сердечно-сосудистая медицина. Спрингер, Лондон.

СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА: ФИЗИОЛОГИЯ, ФУНКЦИИ ОРГАНОВ, ГИСТОЛОГИЯ. - АНАТОМИЯ И ПСИХОЛОГИЯ - 2026