Избранные лекции по функциональной анатомии человека. «Сердечно-сосудистая система. Органы кроветворения»

Новосибирский государственный педагогический университет

Кафедра анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности

Избранные лекции по функциональной анатомии человека

Как пользоваться текстом (инструкция по эксплуатации)

Мелкий шрифт – так изложена информация из смежных дисциплин (зоологии, гистологии, физиологии), которая служит для напоминания ранее изученного материала.

NB: – так выделяется важная информация, на которую необходимо обратить внимание.

ДЛЯ ОТЛИЧНИКОВ: – это сведения, которые студент должен знать, если хочет получить высокую оценку.

“

кот ученый”

–

это дополнительная информация, которую можно не читать, т.к. она предназначена либо для более глубокого изучения анатомии, либо для развлечения.

Вопрос для Мариванны:

– это вопросы, которые дети часто задают учителям. Независимо от того, простые они или сложные, на них бывает очень трудно ответить. Авторы не дают готовых ответов, предоставляя студентам возможность подумать над ними самим.

Сердечно – сосудистая система

Сердечно-сосудистая система – это замкнутая система трубок (сосудов) различного диаметра с циркулирующей по ней жидкостью, центральным органом которой является сердце. По характеру жидкости сердечно-сосудистая система делится на две части:

кровеносная – система трубок, по которым циркулирует кровь (артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены, сердце);

лимфатическая – система трубок, по которым движется лимфа (капилляры, сосуды, стволы, протоки).

Ещё в эмбриогенезе они вступают в тесные взаимоотношения и развиваются параллельно.

В артериях кровь течет от сердца на периферию к органам и тканям, в венах – к сердцу. Лимфатическая система дублирует венозную часть кровеносной системы.

Эволюция сосудистой системы функционально и топографически тесно связана с развитием дыхательной. Главные органы этих систем – сердце и легкие, располагаются рядом в грудной клетке и связаны малым кругом кровообращения.

Часть 1. Кровеносная система

Функции кровеносной системы:

тканевой обмен – обмен между кровью и тканями продуктами метаболизма (питательными веществами, секретами желез, газами, ненужными и вредными веществами и т.д.) – осуществляется только в капиллярах;

транспортная – транспорт поступивших в кровь продуктов метаболизма по организму – осуществляется всеми сосудами;

NB: Органы связаны между собой за счет того, что все вещества, выделяемые ими в кровь, разносятся посредством кровеносной системы по всему организму, т.к. секреты одних органов (например, эндокринных желез) являются биологически активными веществами, регулирующими работу других. Такой тип связи называется гуморальной регуляцией.

терморегуляторная – осуществляется за счет сужения или расширения сосудов.

“

кот ученый”

Вспомните, когда вы выходите на улицу в жаркую погоду – кожа краснеет – сосуды расширяются,

тепло выделяется в окружающую среду, за счет этого организм не перегревается. В сильный мороз, при обморожении, может произойти некроз (омертвение) тканей от того, что сосуды сужаются, чтобы уменьшить количество тепла, выделяемого во внешнюю среду.

NB: Трудно разделить функциональное значение сосудистой системы и крови, которая в ней находится и является внутренней средой организма. Относительное постоянство внутренней среды называется гомеостазом. Цель жизни любого организма – поддержание гомеостаза (т.е. поддержание постоянства крови).

Сердце у человека, как и у всех млекопитающих, четырёхкамерное – два предсердия (левое и правое) и два желудочка (левый и правый). Кровеносная система состоит из двух кругов кровообращения – большого и малого.

Эволюция системы кровообращения

Гуморальное взаимодействие организма с окружающей средой

Эволюционно потребность в сосудистой системе возникла у многоклеточных организмов для взаимосвязи клеток и органов, а также взаимодействия организма с окружающей средой. Взаимодействие со средой у одноклеточных животных, представляющих собой самостоятельные организмы, осуществлялось непосредственно: среда → клетка; клетка → среда. С появлением колоний, а особенно многоклеточных организмов и дифференцировкой клеток, возникла необходимость объединения организма в единое целое. На первых этапах это осуществлялось благодаря транспорту веществ с жидкостью между клетками.

Вначале между клетками организма находилась жидкость окружающей среды – древнего океана. Его химический состав со временем значительно изменился и произошло усложнение строения животных организмов. В связи с этим появилась “специальная” циркулирующая жидкость (гемолимфа), которая не смешивалась с водами окружающей среды. На этом этапе эволюции сформировалась самостоятельная сосудистая система. Сосудистая система улучшала снабжение организма кислородом, питательными веществами, а также освобождала его от продуктов метаболизма. Помимо этого, она способствовала поддержанию постоянных условий внутренней среды для существования клеток многоклеточного организма в постоянно меняющихся внешних условиях.

В эволюции сердечно-сосудистой системы происходили следующие преобразования:

переход от разомкнутой, лакунарной системы (иглокожие, членистоногие, плеченогие, моллюски, полухордовые, оболочники и др.) к замкнутой (немертины, кольчатые черви и все позвоночные);

увеличение количества кругов кровообращения;

формирование сердца, как органа, способного обеспечить движение крови и его усложнение (увеличение числа камер).

Два последних пункта относятся, в первую очередь, к эволюции кровеносной системы позвоночных животных.

Эволюционное развитие сосудистой системы разных классов позвоночных животных

У ланцетника сердце отсутствует, его брюшная аорта своими сокращениями гонит венозную кровь в жаберные капилляры, где она становится артериальной, поступает в спинную аорту, а от нее – к органам. Т.о., у ланцетника имеется один круг кровообращения.

У рыб сердечно-сосудистая система очень похожа на сосудистую систему ланцетника, но у них уже появляется двухкамерное сердце, состоящее из предсердия, собирающего венозную кровь от органов, и желудочка, выталкивающего эту кровь к жабрам. От жабер артериальная кровь поступает к органам. Также как у ланцетника, у рыб есть только один круг кровообращения.

Большой скачок в эволюции сердца происходит у животных в связи с переходом к наземному образу жизни (земноводные). Преобразование сосудистой системы заключается в том, что добавляется второй, малый круг кровообращения, по которому кровь направляется к совершенно новому органу – легким, где осуществляется газообмен. Наличие легочного кровообращения приводит к формированию трехкамерного сердца – два предсердия (одно “артериальное”, в него поступает кровь от легких, другое – “венозное”, собирающее кровь от органов, кровоснабжаемых сосудами большого круга) и один желудочек (со смешанной кровью). Из желудочка выходит аорта и разделяется на две дуги аорты. Одной из них начинается малый, а другой – большой круги кровообращения. Стенка желудочков становится более мощной, чем стенка предсердий. Развивается густая капиллярная сеть, особенно в коже, дыхательная функция которой в связи с недостаточностью легочного дыхания играет важную роль.

Истинно наземными следует считать позвоночных животных, начиная с пресмыкающихся (рептилий). Эволюционные преобразования сердечно-сосудистой системы у пресмыкающихся характеризуются тем, что в сердце, хотя оно и считается трехкамерным, со стороны верхушки снизу вверх вырастает межжелудочковая перегородка. Это уменьшает степень смешивания венозной и артериальной крови, особенно во время систолы (сокращения).

У птиц желудочки полностью обособлены друг от друга, сердце разделено на 4 камеры, остается только правая дуга аорты, хорошо развито капиллярное кровообращение.

У млекопитающих, также как у птиц, сердце четырехкамерное, а левая дуга аорты преобразуется в плечеголовной ствол.

“

кот ученый”

Все беспозвоночные и низшие позвоночные животные (круглоротые, хрящевые и костистые рыбы, земноводные, рептилии) не способны поддерживать постоянную температуру тела, поэтому она зависит от окружающей среды. Такие животные (с переменной температурой тела) называются пойкилотермными (холоднокровными).

У птиц и млекопитающих температура тела не зависит от окружающей среды и поддерживается на одном и том же уровне. Такие животные называются гомойотермными.

РЕЗЮМЕ. В развитии кровеносной системы позвоночных наблюдаются следующие изменения:

увеличение количества кругов, что стало возможным с появлением легочного дыхания, т.е. с выходом животных на сушу;

увеличение числа камер в сердце: сначала двухкамерное сердце, затем трехкамерное (разделились предсердия), затем в желудочках снизу вверх отрастает перегородка – они частично разделяются (у рептилий), а у птиц и млекопитающих они разделяются полностью – сердце четырехкамерное.

Круги кровообращения

Большой круг кровообращения

Большой круг кровообращения также называется телесным, т.к. он осуществляет кровоснабжение практически всего организма. Артериальная кровь движется по нему от сердца ко всем органам (кроме легких), а от них оттекает венозная, поступающая в сердце. Большой круг начинается в левом желудочке аортой и заканчивается в правом предсердии верхней и нижней полыми венами.

Рис. 1. Схема кругов кровообращения

А – сердце, Б – легкое, В – желудок, Г – толстый кишечник, Д – почка, Е – печень.

1 – правое предсердие, 2 – левое предсердие, 3 – правый желудочек, 4 – левый желудочек, 5 – дуга аорты, 6 – легочный ствол, 7 – легочная вена, 8 – верхняя полая вена, 9 – нижняя полая вена, 10 – нисходящая аорта, 11 – воротная вена печени, 12 – печеночная вена

Аорта – магистральный, самый крупный сосуд нашего тела. От аорты отходят артерии, которые направляются к органам или частям тела. По мере отдаления от аорты калибр (диаметр) артерий постепенно уменьшается вплоть до мельчайших – артериол, которые в толще органов переходят в сеть капилляров.

NB: Обычно, по дороге к органу, кровь проходит по артериям все уменьшающегося калибра (например, крупного, среднего, мелкого и т.д.). Если орган располагается близко к аорте, то его кровоснабжают только мелкие сосуды (например, пищеводные артерии – это артерии мелкого калибра). Но в большинстве случаев сохраняется общий принцип кровоснабжения – от крупного сосуда отходят средние, а потом все более и более мелкие, переходящие в артериолы.

Капилляры – единственный тип сосудов, которые корме транспортной, выполняют еще и функцию тканевого обмена. До капилляров по большому кругу течет артериальная кровь. В капиллярах между ней и тканями органов происходит обмен веществ и газов (ткани органов получают из крови кислород и отдают углекислый газ). Вследствие этого, кровь, поступающая в венозное русло из капилляров, бедна кислородом, насыщена углекислым газом и называется венозной.

“

кот ученый”

Артериальной называется кровь, в которой содержится больше кислорода, чем углекислого газа, а венозной – та, в которой кислорода меньше. Но, говоря об артериальной и венозной крови, следует помнить, что соотношение О

2

/СО

2

в них изменяется и зависит от содержания этих газов в окружающем воздухе.

Поступление кислорода и углекислого газа в кровь идет по концентрационному градиенту (путем диффузии), т.е. из области большей концентрации в область меньшей до достижения равновесия.

Поэтому артериальная кровь человека, сидящего в душной аудитории, содержит меньше кислорода, чем его же артериальная кровь, когда он гуляет на свежем воздухе. Соответственно, и все его органы, в том числе мозг, получают меньше О2, и хуже работают. Кроме того, соотношение О2/СО2 в венозной крови зависит еще от уровня функционирования органа в данный момент: от активно работающего органа оттекает кровь, содержащая больше углекислого газа (более венозная), чем от “отдыхающего”.

В общем, артериальная и венозная кровь – понятия относительные.

К тому же очень часто складывается ошибочное представление, что артериальная кровь – “хорошая”, т.к. несет клеткам кислород, а венозная – “не очень”, т.к. забирает от них продукты метаболизма. Следует понимать, что оба вида крови “хороши” по своему: так, питательные вещества от органов пищеварения и гормоны желез внутренней секреции поступают именно в венозную кровь.

Итак, кровь стала венозной. Далее капилляры собираются в венулы.

NB: Артериолы, капилляры и венулы образуют микроциркуляторное русло.

Венулы объединяются в мелкие вены, которые сливаясь, образуют сосуды среднего калибра, а затем – вены крупного калибра. Вены крупного калибра – это верхняя и нижняя полые вены, которыми заканчивается большой круг кровообращения в правом предсердии. Верхняя полая вена собирает венозную кровь от органов головы, шеи и верхних конечностей, а все остальные органы отдают кровь в нижнюю полую вену.

Важно отметить особенности кровоснабжения органов брюшной полости. Непарные органы брюшной полости отдают кровь в воротную вену печени. Очень важно, чтобы венозная кровь от этих органов поступала в нижнюю полую вену, только пройдя через капилляры печени (барьерная роль печени).

NB: Обращайте внимание на схемы кругов кровообращения в учебниках и атласах! Там часто ошибочно изображают кровоснабжение печени – только из воротной вены (видимо, желая подчеркнуть эту особенность), забывая нарисовать печеночную артерию, и, таким образом, складывается представление, что печень получает только венозную кровь.

РЕЗЮМЕ. Таким образом, большой круг кровообращения начинается в левом желудочке аортой, несущей артериальную кровь ко всем органам (кроме легких), а заканчивается в правом предсердии верхней и нижней полыми венами, приносящими венозную кровь.

Малый круг кровообращения

Малый круг кровообращения еще называется легочным т.к. он осуществляет кровоснабжение легких. По артериальным сосудам малого круга венозная кровь поступает к легким, а от них по венам оттекает артериальная кровь, направляющаяся в сердце. Малый круг начинается в правом желудочке легочным стволом и заканчивается в левом предсердии четырьмя легочными венами (две – правые от правого легкого и две – левые – от левого). Легочный ствол, также как аорта, является магистральным сосудом. Он разделяется на правую легочную артерию (к правому легкому) и левую (к левому легкому). Каждая из них, сопровождая одноименные бронхи, делится соответственно на долевые, сегментарные артерии и т.д., разветвляется до мельчайших артерий, артериол, капилляров, оплетающих легочные альвеолы. Т.е., также, как в большом круге, по мере удаления от легочного ствола, калибр артерий постепенно уменьшается, вплоть до мельчайших артериол и капилляров.

В капиллярах малого круга между венозной кровью и легочной тканью происходит обмен веществ. Кроме того, через эпителий легочных альвеол осуществляется обмен газов между атмосферным воздухом и венозной кровью. Из венозной крови в процессе диффузии углекислый газ переходит в атмосферу, а в кровь поступает кислород, и она становится артериальной. До капилляров по сосудам малого круга течет венозная кровь, далее, в результате газообмена – артериальная. Также как в большом круге, капилляры малого круга сливаются в венулы, венулы объединяются в мелкие вены, которые сливаются в легочные вены, являющиеся сосудами среднего калибра.

NB: Напоминаем, что в основе деления сосудов на артерии и вены лежит не состав крови, которая по ним течет, а направление тока крови. Артериями называются сосуды, несущие кровь от сердца к органам, а венами – к сердцу от органов. И если в большом круге кровообращения по артериям течет артериальная, а по венам – венозная кровь, то в малом круге – наоборот.

РЕЗЮМЕ. Таким образом, малый круг кровообращения начинается в правом желудочке легочным стволом, несущим венозную кровь к легким, а заканчивается в левом предсердии легочными венами, по две от каждого легкого, приносящими в сердце артериальную кровь.

Вопрос для Мариванны:

почему говорят “круги” кровообращения, если каждый из них начинается в одном месте, а заканчивается в другом? Ведь круг – это замкнутая геометрическая фигура, начинающаяся и заканчивающаяся в одной точке. И вообще, – круг – это плоская фигура, так что может быть лучше говорить большой

“шар”

кровообращения?

Типы сосудов. Общий принцип строения

Так как все сосуды кровеносной системы выполняют в первую очередь транспортную функцию, то все они имеют сходное строение.

Все сосуды (кроме капилляров) состоят из трех оболочек: внутренней, средней и наружной. У большинства сосудов эти оболочки (с некоторыми особенностями) имеют следующее строение.

I. Внутренняя оболочка (intima):

эндотелиальный слой представлен одним слоем эндотелиоцитов – вытянутых, уплощенных, неправильной формы клеток с неровными извилистыми границами. Эндотелиоциты обращены в просвет сосудов (к току крови) и настолько плотно прилегают друг к другу, что различить их границы при световой микроскопии без специальной обработки не удается.

NB: Хочется отметить, что внутренняя поверхность всей сосудистой системы, начиная от сердца и заканчивая капиллярами, выстлана эндотелиоцитами, образующими очень гладкую, блестящую, ровную поверхность. Поэтому кровь, циркулируя по сосудистой системе, и контактируя с ее стенками, не сворачивается. Известно, что тромбоциты, играющие важную роль в свертывании крови, начинают проявлять свою “активность” при повреждении и разрыве стенок сосудов и/или нарушении целостности эндотелиального слоя.

Базальная мембрана – подстилает слой эндотелиоцитов и выполняет опорную и барьерную функции.

Подэндотелиальный слой – состоит из тонких эластических и коллагеновых волокон и малодифференцированных соединительнотканных клеток.

Внутренняя эластическая мембрана – сплошная эластическая пластинка, состоящая из толстых продольно идущих, густо переплетающихся эластических волокон соединительной ткани. Эта мембрана имеет форму цилиндра со стенками, изогнутыми в виде “шифера” (рисунок 2).

II. Средняя оболочка (media). В зависимости от функций сосуда средняя оболочка может быть представлена:

а. массой эластических волокон, склеенных в пластинки (окончатые мембраны). По форме они напоминают внутреннюю эластическую мембрану. На поперечном срезе видно, что они располагаются концентрически. Между эластическими мембранами располагаются отдельные гладко-мышечные клетки.

б. спирально расположенными гладкомышечными клетками, между которыми располагается небольшое количество коллагеновых и эластических волокон

III. Наружная оболочка (adventitia):

1. Наружная эластическая мембрана устроена аналогично внутренней (I. 4) – это сплошная эластическая оболочка, состоящая из толстых, продольно идущих, густо переплетающихся эластических волокон соединительной ткани. Обычно наружная эластическая мембрана бывает тоньше внутренней.

NB: Таким образом, средняя оболочка отделена от внутренней и наружной эластическими мембранами (соответственно, внутренней и наружной). Эти мембраны служат “скелетом” сосуда, не позволяя ему спадаться и слипаться даже в отсутствие в нем крови. Поэтому сосуды, имеющие внутреннюю и наружную эластические мембраны (артерии), постоянно открыты -“зияют” (даже на трупном материале).

2. Собственно наружная оболочка - состоит из рыхлой волокнистой неоформленной соединительной ткани, содержащей эластические и коллагеновые волокна, а также небольшое количество адвентициальных и жировых клеток. В ней располагаются кровеносные сосуды (сосуды сосудов – vasa vasorum) и нервы.

Рис. 2. Схема строения стенки артерии и вены (по Елисееву В.Г., 1963)

А – артерия мышечного типа; Б – вена среднего калибра

1 – внутренняя оболочка и в ней: а – эндотелий, б – подэндотелиальный слой; в – внутренняя эластическая мембрана; 2 – средняя оболочка и в ней: г – гладкие мышечные клетки, д – эластические волокна; 3 – наружная оболочка и в ней: е – наружная эластическая мембрана, ж – рыхлая соединительная ткань, з – кровеносные сосуды сосудов

Таким образом, большинство сосудов имеют сходное строение.

Однако имеются и отличия: в зависимости от функций, условий гемодинамики и т.д.

Рассмотрим особенности строения следующих сосудов: артерия эластического типа, артерия мышечного типа, артериола, капилляр и вена.

Особенности строения артерий эластического типа

Это сосуды крупного калибра, в которые кровь поступает либо непосредственно из сердца, либо из дуги аорты. Они несут кровь к большому числу органов, поэтому их еще называют магистральными. К таким сосудам, прежде всего, относятся аорта и легочный ствол. В эти сосуды кровь поступает под большим давлением во время сокращения сердца – систолы (систолическое давление в норме составляет – 120-130 мм рт. ст.).

Вопрос для Мариванны:

В норме атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. Если систолическое давление составляет 120 мм рт. ст., почему же при ранении кровь