Система кровообращения. Форменные элементы крови – часть 2
Система кровообращения. Вены, каппиляры – часть 1
Скорость движения крови по артериям, капиллярам и венам различна. Она обратно пропорциональна ширине сосудистого русла. И поскольку диаметр аорты, как уже говорилось, в 500—600 раз меньше суммы всех поперечных сечений капилляров, самая большая скорость наблюдается в аорте, наименьшая — в капиллярах. Разница в скорости очень велика: в аорте во время систолы она равна 21 см в секунду, а в капиллярах — только 0,3 мм, т. е. в 700 раз меньше.
Медленное движение крови в капиллярах способствует более полному насыщению клеток кислородом и питательными веществами. В венах скорость тока крови снова возрастает, и у впадения вен в правое предсердие она равна 15 см в секунду. Полный оборот по большому и малому кругу кровообращения кровь совершает приблизительно за 1 мин.
Давление крови в артериальной части кровеносной системы зависит, во-первых, от работы сердца как насоса, т. е. от силы сердечных сокращений, и, во-вторых, от сопротивления сосудистого русла, которое создается в основном в артериолах за счет сокращения циркуляторных мышц. При их сужении кровь с трудом проходит в капилляры, и ее давление в артериях увеличивается. Сердцу становится труднее работать, так как для того, чтобы протолкнуть кровь в аорту, нужно преодолеть сопротивление находящейся там крови.
Давление в артериях повышается при каждой систоле сердца. Это максимальное, или систолическое, давление крови. Во время расслабления сердечной мышцы давление крови понижается (минимальное, или диастолическое, давление). В этот момент его величина зависит от сопротивления току крови в артериолах. В нормальных условиях часть артериол расширена, другая часть умеренно сужена, что создает небольшое сопротивление току крови с минимальным давлением, равным 60—80 мм рт. ст. Сердцу легко преодолеть это сопротивление, и при его сокращении давление повышается до 110—120 мм рт. ст. Такие величины кровяного давления наблюдаются в больших артериях. По мере продвижения крови по сосудам давление падает, так как энергия, с которой кровь выбрасывается во время систолы, затрачивается на преодоление сопротивления сосудистого русла.
В артериолах давление крови равно 30—40 мм, в капиллярах же оно сильно колеблется, так как находится в зависимости от состояния артериол (когда артериолы открыты, давление в капиллярах возрастает). В небольших венах давление крови приблизительно такое же, как и в капиллярах. В крупных венах, расположенных в грудной полости, давление крови тесно связано с изменением внутригрудного давления во время дыхания. При вдохе, когда грудная клетка расширяется, давление крови в венах понижается и становится отрицательным (т. е. ниже атмосферного), при обычном выдохе оно повышается до 2—5 мм рт. ст. При форсированном выдохе и особенно при натуживании внутригрудное давление повышается еще более значительно, и это препятствует оттоку крови из вен брюшной полости и конечностей. В результате венозный возврат крови к сердцу уменьшается и артериальное давление падает. Этим объясняется обморочное состояние, которое иногда наблюдается при натуживании.
В нормальных условиях максимальное и минимальное артериальное давление изменяется незначительно. Большие же колебания давления крови небезопасны для организма. Если максимальное давление будет очень высоким, стенки артерий могут не выдержать, что и бывает при развитии атеросклероза, когда артерии теряют нормальную растяжимость и прочность. Если же максимальное давление будет слишком низким, то уменьшится разница между давлением в артериальной и венозной системах, и кровообращение может нарушиться из-за недостаточного притока венозной крови к правому предсердию.
Для более ясного понимания причин, вызывающих или способствующих развитию заболеваний системы кровообращения, необходимо в общих чертах иметь представление о составе жидкой фазы внутренней среды организма человека, состоящей из крови и лимфы или тканевой жидкости. Изменения этого состава являются нередко причиной нарушений деятельности сердца и сосудов.
Когда человек здоров, его внутренняя среда имеет относительно стабильный состав, и это является основой поддержания нормальных условий существования клеток и тканей организма (гомеостаза).
Кровь состоит из жидкой части — плазмы, близкой по своему солевому составу к морской воде, и различных клеток, называемых форменными элементами. Это красные кровяные тельца — эритроциты, белые — лейкоциты, кровяные пластинки — тромбоциты и некоторые другие.
Жидкая часть крови и форменные элементы выполняют очень важные функции. Плазма содержит огромное количество химических веществ, необходимых для жизни организма: белки, углеводы, жиры, минеральные соли, ферменты, гормоны, витамины и мн. др. В капиллярах все эти вещества переходят в ткани, а в плазму поступают образующиеся в процессе обмена веществ продукты, подлежащие удалению из организма. К ним относятся аммиак, мочевина, мочевая кислота, остаточный азот и пр.
В одном миллилитре крови находится около 5 млн. эритроцитов. Всего же в 5—6 л циркулирующей крови содержится астрономическое число эритроцитов — 25 млрд. Это количество эритроцитов, уложенное слоем в одну клетку, расположится на площади в 3800 м2. В эритроцитах содержится особый белок — гемоглобин. Он легко соединяется с кислородом, образуя непрочное соединение — оксигемоглобин. В капиллярах гемоглобин отдает кислород тканям и присоединяет к себе углекислоту. Из легких углекислота выделяется при дыхании в атмосферный воздух.
Гемоглобин содержится только в эритроцитах, поэтому уменьшение их числа или обеднение эритроцитов гемоглобином ведет к тяжелым последствиям для организма — анемии, сопровождающейся кислородной недостаточностью тканей и серьезными нарушениями всех функций. Количество гемоглобина у здоровых людей равняется 13—16 г на 100 мл крови. Обычно в медицинской практике количество гемоглобина выражается в процентах, причем за 100% принимают содержание гемоглобина, равное 167 г в 1 л крови. Таким образом, 80% (или 80 ед.) гемоглобина означают, что кровь содержит 80% от 167 г, т. е. примерно 134 г гемоглобина в 1 л крови.
Эритроциты — клетки, живущие недолго. Через 3—4 месяцев они разрушаются в кровяном русле и селезенке, распадаясь на белковую часть — глобин и красящее вещество — гем. От молекулы гема отщепляются окись железа и желчный пигмент билирубин. Остатки эритроцита с током крови переносятся в костный мозг и используются для образования новых эритроцитов. Часть билирубина выводится из организма.
Лейкоциты — белые кровяные тельца — защищают организм от различных чужеродных частиц и болезнетворных микробов. Лейкоциты чувствительны к веществам, выделяемым бактериями. Они активно устремляются к микроорганизмам, могут выходить из кровеносных сосудов в ткани и поглощать микробы, препятствуя дальнейшему распространению инфекции. И. И. Мечников назвал их фагоцитами, т. е. пожирающими клетками. В очагах повреждения погибшие лейкоциты скапливаются в виде гноя. Кровяные пластинки — тромбоциты — принимают активное участие в свертывании крови (см. ниже).
Форменные элементы крови постоянно обновляются. Основная роль в кроветворении принадлежит красному костному мозгу, содержащемуся в трубчатых и плоских костях. Здесь образуются эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. В процессе кроветворения принимают участие селезенка, а также лимфатические узлы, в которых образуется особая форма лейкоцитов — лимфоциты. Важной составной частью плазмы являются белки, которые разделяются на две основные группы: альбумины и глобулины. Эти группы различаются по своим свойствам и функциональному значению. Белки плазмы принимают участие в регуляции движения жидкости из капилляров в межклеточные пространства. Увеличение их количества в плазме крови вызывает переход воды из тканей в сосуды (в связи с повышением внутрисосудистого осмотического давления), уменьшение количества белков в крови сопровождается выходом воды из кровеносных сосудов в межклеточные пространства (отек тканей).
Плазменные белки являются исходным материалом для построения специфических белков клеток и тканей организма. Они участвуют в процессе свертывания крови, препятствуют оседанию эритроцитов (их склеиванию).
При свертывании крови образуется сгусток белка, называемого фибрином. Образование кровяного сгустка начинается с разрушения кровяных пластинок — тромбоцитов, которые склеиваются друг с другом и выделяют тромбопластин (т. е. вещество, образующее сгусток). Под воздействием тромбопластина происходит превращение протромбина в активный фермент тромбин, который переводит растворенный в крови белок фибриноген в нерастворимый фибрин. Нити фибрина создают основу тромба, закупоривающего сосуд. Тромбоциты начинают разрушаться при повреждениях сосудистой стенки, при травмах, а также при некоторых патологических изменениях состава крови.
Свертываемость крови повышается под влиянием импульсов центральной нервной системы. Когда человек волнуется, в крови образуются вещества, ускоряющие ее свертываемость. В этих случаях надпочечники в большем, чем обычно, количестве выделяют адреналин, который также ускоряет образование кровяных сгустков. Случайно ли это?
Если учесть, что адреналин выделяется, как правило, при страхе, гневе, негодовании, а эти эмоции в течение многих тысячелетий появлялись в условиях какой-то реальной опасности, то становится понятно, насколько биологически оправдана подобная роль адреналина. Ведь повышение свертываемости крови и сужение кровеносных сосудов — это необходимая защитно-приспособительная реакция, которая помогает предотвратить в случае ранения значительную потерю крови. Она появлялась каждый раз, когда человек осознавал грозившую ему опасность. Теперь же, в XX веке, угроза травмы при возникновении соответствующих эмоций практически исчезла, но осталась древняя связь эмоций с выделением адреналина и всеми последствиями его усиленной выработки — сужением сосудов и повышением свертываемости крови.
Однако в организме человека имеются вещества, не только стимулирующие свертываемость крови, но и тормозящие ее. Это так называемые естественные антикоагулянты. К ним прежде всего относится гепарин, вырабатываемый клетками печени, легких и почек. Он препятствует превращению протромбина в тромбин и предотвращает возможность образования сгустка белка и внутрисосудистого свертывания крови. В антисвертывающую систему входят и другие ферменты, например фибринолизин, растворяющий уже образовавшийся фибрин.
Свертывающая и противосвертывающая системы крови у здорового человека находятся в определенном равновесии, но при некоторых заболеваниях это равновесие нарушается.
Одной из важнейших функций белков крови является защита организма от болезнетворных микробов и их токсинов. В то время как лейкоциты «набрасываются» на любой микроорганизм, на любую чужеродную частицу, из белковых фракций крови вырабатываются так называемые антитела, обеспечивающие борьбу организма именно с микробами данного вида, т. е. специфический иммунитет (невосприимчивость). После перенесенного заболевания такие антитела остаются на длительный срок, иногда на всю жизнь. Этим и объясняется невосприимчивость человека к некоторым инфекционным заболеваниям, которыми он переболел однажды.
В последние годы пристальное внимание ученых и врачей привлекли сложные соединения белков крови с жироподобными веществами (липоидами), названными липопротеидами. Доставка кровью липопротеидов и холестерина в клетки и ткани имеет большое значение для поддержания нормальных процессов жизнедеятельности.
Кроме белков, в крови содержится определенное количество жировых частиц. В их расщеплении и удалении из крови принимают участие и сами сосудистые стенки, выделяя в кровь специальный фермент, названный «фактором просветления». При некоторых заболеваниях содержание жировых частиц в крови повышается. Если это продолжается длительное время, то они склеиваются и оседают на стенках кровеносных сосудов в виде бляшек. В результате сосуды теряют эластичность и становятся хрупкими. Эти процессы имеют место при атеросклерозе.
В крови человека циркулирует большое количество гормонов, вырабатываемых железами внутренней секреции (щитовидной, поджелудочной, надпочечниками и др.). Гормоны активно участвуют в биохимических процессах, и потому их недостаток или избыток оказывает большое влияние на общее благополучие организма. Так, например, гормон поджелудочной железы инсулин способствует превращению сахара крови в гликоген, откладываемый в печени. При недостатке в крови инсулина нарушается усвоение тканями сахара, избыток сахара в крови переходит в мочу. Возникает заболевание, называемое диабетом. Основное его лечение заключается в постоянном дополнительном введении в организм больного инсулина.
Гормон щитовидной железы тироксин участвует в регуляции уровня обменных процессов в клетках и тканях. Повышенная активность щитовидной железы приводит к значительному ускорению обменных процессов и может вызвать заболевание — тиреотоксикоз (базедова болезнь). Недостаток в крови тироксина сопровождается понижением уровня обменных процессов, и когда его содержание падает ниже определенных величин, развивается другое болезненное состояние — микседема.
Содержащиеся в крови питательные вещества, кислород, ферменты, гормоны, витамины не сразу попадают в клетки, сначала они поступают в межклеточные щелк, заполненные тканевой жидкостью, или лимфой. Именно последние и являются питательной средой для тканей организма. Она близка по составу к плазме крови, но имеет гораздо меньше клеточных элементов и белков. Туда же поступают и отходы жизнедеятельности клеток, которые затем всасываются в кровеносные и лимфатические капилляры.
Такова общая картина нормального функционирования системы кровообращения.