ГоловнаЗворотній зв'язок

Возрастная физиология

Транспорт газов кровью

Поступивший в организм через легкие кислород должен быть доставлен к его потребителям — всем клеткам тела, находящимся иногда на расстоянии десятков сантиметров (а у некоторых круп­ных животных — нескольких метров) от «источника». Процессы диффузии не способны транспортировать вещество на такие рас­стояния с достаточной для потребностей клеточного метаболизма скоростью. Наиболее рациональным способом транспортировки жидкостей и газов является использование трубопроводов. Чело­век в своей хозяйственной деятельности давно и широко исполь­зует трубопроводы везде, где требуется постоянное перемеще­ние значительных количеств воды, нефти, природного газа и многих других веществ. Для того чтобы противостоять силе гра­витации, а также преодолеть силу трения в трубах, по которым течет жидкость, человек изобрел насос. А чтобы жидкость текла только в нужном направлении, не возвращаясь обратно в мо­мент снижения напора в трубопроводе, были изобретены клапа­ны — устройства, похожие на двери, открывающиеся только в одну сторону.

Совершенно так же устроена и главная транспортная система человеческого организма — система кровообращения. Она состоит из труб-сосудов, насоса-сердца и многочисленных клапанов, кото­рые обеспечивают однонаправленность движения крови через сердце и не допускают обратного тока крови в венах. Разветвляясь на мель­чайшие трубочки — капилляры, кровеносные сосуды доходят прак­тически до каждой клетки, снабжая их питательными веществами и кислородом и забирая продукты их жизнедеятельности, которые нужны другим клеткам или от которых организму необходимо избавиться. Система кровообращения у млекопитающих и челове­ка представляет собой замкнутую сеть сосудов, через которую проходит единый ток крови, обеспечиваемый циклическим со­кращением сердечной мышцы. Поскольку задача кислородного обеспечения клеток стоит первой в ряду жизненно важных задач, система кровообращения высших животных и человека специаль­но приспособлена к наиболее эффективному газообмену в воз­душной среде. Это обеспечивается разделением замкнутого сосу­дистого трубопровода на два изолированных круга — малый и боль­шой, первый из которых обеспечивает газообмен межту кровью и окружающей средой, а вгорой — между кровью и клетками тела.

Малый и большой круги кровообращения (рис. 24). Артериями на­зываются те сосуды, которые несут кровь от сердца к органам и тканям. Они имеют прочную и довольно толстую стенку, которая должна выдерживать большие давления, создаваемые работой серд­ца. Постепенно разветвляясь на все более мелкие сосуды — арте-риолы и капилляры — артерии приносят кровь ко всем тканям. Выносящие кровь из тканей сосуды называются венами. Они фор­мируются по мере слияния и укрупнения более мелких сосудов — капилляров и венул. Вены не отличаются мощностью своих сте­нок и легко спадаются, если в них нет крови, поскольку им не

приходится сталкиваться с большим кровяным давлением. Чтобы ток крови не мог идти в обратном направлении, в венах имеются специальные клапаны, задерживающие кровь, если что-то за­ставляет ее двигаться в обратном направлении. Благодаря такой конструкции вены, протекающие через скелетные мышцы, рабо­тают в качестве дополнительных насосов: сокращаясь, мышцы вы­тачки ва ют из вен кровь, а расслабляясь, позволяют новой пор­ции крови войти в вены. Поскольку движение крови в них может быть только в одном направлении — к сердцу — такой «мышеч­ный насос» вносит значительный вклад в кровообращение при мышечной нагрузке.

Малый круг кровообращения начинается от правого желудоч­ка, из которого выходит легочная артерия. Практически сразу она делится на два потока — к правому и левому легкому. Достигнув легких, легочные артерии разделяются на множество капилляров, тончайшие из которых омывают отдельные легочные пузырьки (альвеолы). Именно здесь происходит обмен газами между кровью и воздухом, находящимся в альвеолах. Для облегчения газообмена легочные капилляры состоят всего из одного слоя клеток.

В отличие от всех других артерий организма, легочные артерии несут в себе бедную кислородом и насыщенную углекислым га­зом кровь. Такая кровь называется «венозной», поскольку она те­чет в венах всего тела (за исключением легочных вен). Эта кровь уже прошла по сосудам большого круга кровообращения, отдача содержавшийся в ней кислород и собрача углекислоту, от кото­рой нужно избавиться в легких.

Выходящие из легких вены, напротив, несут «артериальную», т.е. насыщенную кислородом и практически свободную от угле­кислого газа кровь. Таким образом, малый круг кровообращения нринципиачьно отличается от большого круга направлением дви­жения насыщенной кислородом крови.

Легочные вены несут обогащенную кислородом кровь в левое предсердие. Наполнившись кровью, предсердие сокращается, про­тай кивая эту порцию крови в левый желудочек. Оттуда и начина­ется большой круг кровообращения.

Из левого желудочка выходит самый крупный в организме кро­веносный сосуд — аорта. Это довольно короткая, но очень мощ­ная трубка, способная выдерживать весьма большие перепады давлений, возникающие в процессе периодических сокращений сердца. Еше в грудной клетке аорта делится на несколько круп­нейших артерий, одни из которых несут богатую кислородом ар­териальную кровь к голове и органам верхней части тела, а дру­гие — к органам нижней части тела. От крупных магистральных сосудов последовательно отделяются все новые более мелкие со­суды, несушие кровь к отдельным участкам тела. Таким образом, как к головному мозгу, так и к другим важнейшим органам всегда поступает свежая, насыщенная кислородом кровь.

Единственным исключением из этого правила является печень, в которой артериальная и венозная кровь смешиваются. Однако это имеет глубокий физиологический смысл. С одной стороны, печень получает свежую артериальную кровь по печеночной арте­рии, т.е. ее клетки полностью обеспечиваются необходимым ко­личеством кислорода. С другой стороны, в печень входит так на­зываемая воротная вена, которая несет с собой питательные вещества, всосавшиеся в кишечнике. Вся кровь, оттекающая от кишечника, проходит через печень — главный орган защиты от разного рода токсинов и опасных веществ, которые могли всо­саться в пищеварительном тракте. Мощные окислительные систе­мы печени «сжигают» все подозрительные молекулы, превращая их в неопасные продукты метаболизма.

От всех органов кровь собирается в вены, которые, сливаясь, образуют все более крупные объединенные сосуды. Нижняя по­лая вена, собирающая кровь из нижней части тела, и верхняя

полая вена, в которую стекается кровь из верхней части тела, впадают в правое предсердие, а оттуда выталкиваются в правый желудочек. С этого момента кровь вновь попадает в малый круг кровообращения.

Лимфатическая система. Второй транспортной системой орга­низма является сеть лимфатических сосудов. Лимфа практически не участвует в транспорте кислорода, но имеет большое значе­ние для распределения но организму питательных веществ (осо­бенно — липидов), а также для защиты организма от проникно­вения чужеродных тел и опасных микроорганизмов. Лимфатиче­ские сосуды по своему устройству похожи на вены, они также имеют внутри себя клапаны, обеспечивающие однонаправленный ток жидкости, но, кроме того, стенки лимфатических сосудов способны к самостоятельному сокращению («лимфатические сер­дца»). Не имея центрального насоса, лимфатическая система обес­печивает перемещение жидкости благодаря этим лимфатическим сердцам и сокращению скелетных мышц. На пути лимфатических сосудов, особенно в местах их слияния, образуются лимфатиче­ские узлы, выполняющие главным образом защитные (иммун­ные) функции. Отрицательное давление, создающееся в грудной полости при вдохе, также работает в качестве силы, толкающей лимфу по направлению к грудной клетке, где лимфатические про­токи впадают в вены. Таким образом, лимфатическая система объ­единяется с системой кровообращения в единую транспортную сеть организма.

Сердце и его возрастные особенности. Главный насос крове­носной системы — сердце — представляет собой мышечный ме­шок, разделенный на 4 камеры: два предсердия и два желудочка (рис. 25). Левое предсердие соединено с левым желудочком отвер­стием, в створе которого располагается митральный клапан. Пра­вое предсердие соединено с правым желудочком отверстием, ко­торое закрывает трехстворчатый клапан. Правая и левая половины сердца между собой не соединены, поэтому в правой половине сердца всегда находится «венозная», т.е. бедная кислородом кровь, я в левой — «артериальная», насыщенная кислородом. Выход из правого (легочная артерия) и левого (аорта) желудочков закрыт-сходным и по конструкции полулунными клапанами. Они не позво­ляют крови из этих крупных выходящих сосудов возвращаться в сердце в период его расслабления.

Формирование сердечно-сосудистой системы у плода начина­ется очень рано — уже на 3-й неделе после зачатия появляется группа клеток, обладающих периодической сократительной ак­тивностью, из которых впоследствии формируется сердечная мыш­ца. Однако даже к моменту рождения некоторые особенности эм­брионального кровообращения сохраняются (рис. 26). Поскольку источником кислорода и питательных веществ в эмбриональном периоде являются не легкие и пищеварительный тракт, а плацен­та, соединенная с организмом плода через пуповину, строгого разделения сердца на две независимые половины не требуется. Кро­ме того, легочный кровоток еще нс имеет функционального смыс­ла, и этот участок не должен быть включен в магистральное кро­вообращение. Поэтому у плода имеется овальное отверстие, со­единяющее между собой оба предсердия, а также специальный артериальный проток, соединяющий аорту и легочную артерию. Вскоре после рождения эти шунтирующие протоки закрываются, и два круга кровообращения начинают функционировать, как у взрослых.

 

 

46