Основные вены большого круга кровообращения у млекопитающих. Кровеносная система органов человека и животных. Биологическое значение малого круга кровообращения

5. Система органов кровообращения и лимфообращения животных

Система органов крово- и лимфообращения по своему значению занимает особое положение в организме. Она объединяет отдельные части, органы и ткани организма в одно целое, обеспечивая тем самым его функциональное единство под контролем нервной системы.

Кровь - основная функциональная и морфологическая составная часть системы крово- и лимфообращения, постоянно движущаяся по кровеносным сосудам организма. Кровью к клеткам и тканям организма доставляется всё необходимое для обмена веществ: вода, питательные вещества, витамины, минеральные вещества, кислород. Конечные продукты обмена питательных веществ и двуоксид углерода, выделяемый клетками и тканями поступают по кровеносному руслу к органам выделения: почкам, потовым железам и частично к кишечнику, лёгким, а двуоксид углерода поступает из крови в лёгкие и выделяется во внешнюю среду. Циркулирует около 50% всей крови, а остальная кровь находится в специальных резервуарах - депо крови: в селезёнке 16%, в печени 20, в коже 10, в костях 2-3%.

Кровь - жидкая соединительная ткань красного цвета, солоноватого вкуса, со своеобразным запахом, рН больше 7,0, вязкость крови в 3-5 раз больше вязкости воды и зависит от содержания белков и количества форменных элементов: у крупного рогатого скота 4,09-5,46, у свиней 5,08-6,76, у мелкого рогатого скота 3,32- 4,84. Количество крови у крупного рогатого скота 7,6-8,3% живой массы, у свиней 4,6, у лошадей 10, у кур 8,5%. У более подвижных животных крови больше, чем у малоподвижных.

Кровь состоит из клеточных или форменных элементов и плазмы. Форменные элементы находятся в плазме во взвешенном состоянии и обусловливают непрозрачность и цвет крови. Кровь, богатая кислородом, ярко-красного цвета, бедная кислородом - тёмно-вишнёвого. Плазма - это кровь, освобождённая от клеточных элементов, соломенного цвета. В плазме находятся антитела (особые белковые образования), защищающие организм от болезнетворных микробов, их ядов, инородных или посторонних тел.

Форменные элементы крови - эритроциты: безъядерные красные кровяные тельца, которые переносят кислород из лёгких к клеткам организма, за счёт соединения с гемоглобином крови, образуя легко распадающиеся соединения - оксигемоглобин. После отдачи кислорода клетки оксигемоглобина соединяются с диоксидом углерода, образовавшимся в результате обмена веществ в клетках и тканях организма. Если во вдыхаемом воздухе есть хотя бы одна десятитысячная доля оксида углерода (II ) с ним может соединиться до 50-70% гемоглобина. В этих условиях кислород уже не может соединяться с гемоглобином и доставка его к тканям прекращается, следовательно, тканевое дыхание прекращается, то есть фактически наступает смерть;

лейкоциты: белые клетки крови, обладают амёбовидным движением, обезвреживают и уничтожают посторонние частицы в организме, в том числе и микробы. Способность переваривать внутри себя инородные тела (явление фагоцитоза) и тем самым защищать организм открыл И.И.Мечников в 1883г. Живут лейкоциты 5-10 дней, обладают удивительной способностью проникать сквозь стенки кровеносных сосудов в ткани и перемещаться в самые различные части и органы тела по току крови и против тока, т.е. туда, где организм нуждается в их присутствии;

тромбоциты, или кровяные пластинки круглые или овальные очень небольшого размера. Малейшее ранение кровеносных сосудов вызывает гибель тромбоцитов. Разрушаясь, они склеиваются и образуют тромб, который и закупоривает отверстие в повреждённом сосуде, приостанавливая кровотечение.

Процесс свёртывания крови протекает следующим образом: разрушаясь, тромбоциты выделяют в кровь тромбокиназу, которая превращает неактивный фермент крови - протромбин в присутствии солей кальция и витамина К в активный фермент - тромбин или фибрин, который, воздействуя на растворимый белок крови - фибриноген, превращает его в нерастворимый белок фибрин, выпадающий из крови в осадок в виде тончайших длинных нитей.

Жидкая часть крови, освобождённая от форменных элементов и фибриногена, называется сывороткой.

Кровь, лишённая фибрина называется дефибринированной. При соблюдении установленных правил оглушения и обескровливания путём перерезания в области шеи сонных артерий и яремных вен, или плечеголового ствола около 1-ого ребра можно извлечь крови: из туш крупного рогатого скота 4,5%, из туш мелкого рогатого скота 3,2-3,5, из туш свиней 3,5% живой массы тела.

В результате правильного оглушения деятельность сердца и лёгких не должна прекращаться в течение процесса обескровливания и затухает постепенно по мере истечения крови. При этом достигается наиболее полное обескровливание животного. Недостаточно обескровленное мясо, при неправильной дозировке электрического тока, является благоприятной средой для развития микроорганизмов, особенно гнилостных, так как нарушается процесс накапливания молочной кислоты, подавляющей их жизнедеятельность.

Для пищевых целей кровь извлекают полым ножом, который вводят в правое предсердие, направляя его вдоль трахеи. На тупой конец ножа надет резиновый шланг для стекания крови в приёмник. В течение одной минуты вытекает большая часть крови: около 75% всей извлекаемой крови крупного рогатого скота и около 60% - у свиней. Для более полного обескровливания у крупного рогатого скота следует дополнительно вскрывать сонные артерии в области шеи. Использование крови на пищевые цели и для производства медпрепаратов возможно только после ветеринарного осмотра туши и внутренних органов, т.е. через 20-30 мин с момента оглушения животного. Пищевую кровь используют для производства кровяных колбас, зельцев и др.; плазму – в колбасном производстве и для выработки светлого пищевого альбумина; фракцию форменных элементов на производство препаратов и кормовой продукции.

Сердце.

Сердце (лат. cor , греч. cardia ) – это центральный орган крово- и лимфообращения. Благодаря непрестанным ритмическим сокращениям сердца кровь и лимфа циркулирует по большому (системному) и малому (лёгочному) кругам кровообращения. Сердце млекопитающих – мышечный четырёхкамерный орган, имеющий два предсердия и два желудочка, овально-конусовидной формы (рис. 58). Расположено оно в грудной полости между лёгкими, впереди диафрагмы, в области от 3-го до 6-го ребра. На сердце различают основание и верхушку. Основание расширено, лежит на высоте середины 1-го ребра. Верхушка сердца сужена, расположена в области 5-6-го межрёберного пространства вблизи грудной кости. Продольной мышечной перегородкой полость сердца разделена на правую и левую половины. Каждая половина имеет две камеры: предсердие и желудочек.

Предсердия (atrium cordis ) расположены в основании сердца, снаружи отделены от желудочков венечной бороздой, в которой проходят основные венечные сосуды. Стенки предсердий образуют слепые мешки – правое и левое сердечные ушки. В правое предсердие открываются краниальная и каудальная полые вены и устье большой сердечной вены – венечный синус сердца, в левое – три-четыре лакуны лёгочных вен. Предсердия и желудочки сообщаются правым и левым предсердно-желудочковыми отверстиями, в толще которых расположено два фиброзных кольца. К краям правого отверстия прикреплён трёхстворчатый клапан, к краям левого - двустворчатый (см. рис. 58). Клапаны пропускают кровь только из предсердий в желудочки. Из левого желудочка выходит аорта, из правого – ствол лёгочных артерий, в толще их также имеются фиброзные кольца. У оснований этих сосудов находятся полулунные клапаны, состоящие их трёх кармашков, обеспечивающих ток крови только из желудочков. В фиброзном кольце аорты встречаются два-три сердечных хряща, у рогатого скота – правая и левая сердечные кости.

Желудочки (Ventriculus cordis ) образуют большую часть сердца. Снаружи на их боковых поверхностях проходят левая и правая продольные борозды не достигая его верхушки. Верхушка сердца принадлежит левому желудочку, который находится несколько слева и сзади, а правый желудочек – несколько справа и спереди. Стенки левого желудочка в два- три раза толще стенок правого. На стенках желудочков имеются перекладины (трабекулы) и сосцевидные мышцы, к которым прикрепляются сухожильные струны створчатых клапанов.

Полость сердца выстлана тонкой оболочкой – эндокардом, покрытым эндотелием. Средний слой – миокард – построен из мышечных слоёв (5-8 мм), соединённых между собой. Наружный слой сердца представлен тонкой серозной оболочкой – эпикардом. Он переходит на сосуды, входящие и выходящие из сердца и окутывает его снаружи как париетальный лист перикарда. Между эпикардом и париетальным листом перикарда формируется сердечная полость, заполненная небольшим количеством серозной жидкости. С перикардом прочно соединяются фиброзный слой, происходящий от внутригрудной фасции, и перикардиальная плевра, являющаяся продолжением средостения. Эти три слоя образуют околосердечную сумку, в которой заключено сердце. Она крепится к грудной кости связками и к позвоночному столбу сосудами, входящими и выходящими из сердца.

Величина сердца зависит от возраста, вида, породы, мышечной нагрузки. Предсердия и желудочки сердца сокращаются обособлено друг от друга но согласованно.

В первой фазе работы сердца сокращаются предсердия, из которых кровь поступает в расслабленные желудочки (состояние диастолы желудочков). При этом правые и левые створчатые клапаны между предсердиями и желудочками открыты, т.е. створки клапанов опущены и прилегают к стенкам желудочков.

Во второй фазе сокращаются желудочки (состояние систолы). При этом кровь из желудочков поступает в лёгочную артерию и аорту при открытых полулунных клапанах, которые закрываются в момент диастолы желудочков, препятствуя обратному току крови из аорты и лёгочной артерии в желудочки (см. рис. 58).

В третьей фазе наступает общее расслабление предсердий и желудочков. Три фазы сердечной деятельности составляют один цикл работы сердца. Перед началом очередного цикла наблюдается некоторая пауза – отдых сердечной мышцы.

Большой и малый круги кровообращения.

Кровь в организме движется по двум кругам кровообращения: большому и малому (рис. 59а).

Большой круг кровообращения, или системный охватывает все системы организма. Он начинается из левого желудочка аортой и заканчивается в правом предсердии краниальной и каудальной полыми венами.

Артериальная кровь, поступающая из сердца в аорту, богата кислородом, питательными веществами и содержит определённое количество продуктов обмена веществ. Кровь из аорты направляется в отходящие от неё артерии, из них в более мелкие сосуды – артериолы и далее в капилляры, где и происходит обмен веществ между кровью и клетками органа. Из крови в клетки поступает питательные вещества, кислород, гормоны, витамины минеральные соли, вода, а из клеток в кровь продукты обмена веществ и диоксид углерода. Кровь становится венозной и из многочисленных вен головы, шеи, грудных конечностей, грудной клетки направляется в краниальную полую вену (в неё же поступает и лимфа со всего тела), а из тазовых конечностей, задней половины туловища, внутренних органов – в каудальную полую вену. Обе вены несут венозную кровь в правое предсердие, а затем в правый желудочек.

Артериальные сосуды большого круга кровообращения, получающие кровь из сердца, которое работает прерывисто, толчками, испытывают громадное давление. При сокращении левого желудочка сердца кровь выталкивается в аорту и движется со скоростью 25 м/с. Артерии толстостенные, упругие прочные, беловатого цвета.

В стенках сосудов различают четыре оболочки: внутреннюю – эндотелий, интиму, среднюю – медию и наружную адвентицию (рис. 60). Эндотелий состоит из ряда плоских клеток; интима состоит из эластических элементов; медия состоит из эластических и мышечных волокон; адвентиция состоит из соединительнотканных элементов и продольных эластических и гладких мышечных волокон. В самых тонких артериях стенка состоит из трёх оболочек: эндотелиальной, мышечной и соединительнотканной.

Из артерий кровь переходит в капилляры. Через просвет капилляра может пройти одно кровяное тельце; эритроциты, протискиваясь через капилляры, даже несколько сплющиваются. Капилляры пронизывают почти все ткани организма. Стенка капилляров представляет собой полупроницаемую мембрану и состоит из оболочки – базальной мембраны и одного слоя плоских эндотелиальных клеток. Эндотелий препятствует проникновению инфекции в ткани из кровеносного русла. Особенно много капилляров в сером мозговом веществе, в лёгких, в сердце, меньше всего их в сухожилиях, связках. Они отсутствуют в эпидермисе, роговице и хрусталике глаза, в артериях волос, гиалиновом хряще и др.

Артериальные сосуды большого круга кровообращения начинаются аортой, которая выходит из левого желудочка и тут же над предсердием отдаёт плечеголовый ствол, идущий вперёд к шее, а сама проходит дорсокаудально, образуя дугу (рис. 61). В грудной полости аорта лежит в средостении между тупыми краями лёгкого. В брюшной полости позади диафрагмы она проходит под позвоночником слева от каудальной полой вены и называется брюшной аортой. На уровне последних рёбер от неё отходят два крупных сосуда: чревная и краниальная брыжеечные артерии, снабжающие кровью внутренние органы брюшной полости. Дальше на уровне второго поясничного позвонка от брюшной аорты отходят почечные артерии, затем семенные. На уровне последнего поясничного позвонка поясничная аорта отдаёт две парные крупные ветви: наружную подвздошную, идущую в заднюю конечность, и внутреннюю подвздошную артерию идущую в мышцы крупа и в тазовую область, а сама становится сравнительно тонкой и продолжается вначале как крестцовая артерия, а затем как хвостовая.

От дуги аорты в самом начале отходят правая и левая венечные артерии, питающие сердце. В полости сердечной сумки дуга аорты соединяется со стволом лёгочных артерий мощной связкой. Затем от дуги аорты сразу же за пределами перикардиальной полости в краниальном направлении отходят плечеголовый ствол, располагающийся в области первых двух пар рёбер вентрально от трахеи над краниальной полой веной, от которого отходят левая и правая подключичные сонные артерии. У свиней левая подключичная ответвляется от дуги аорты.

Подключичные артерии снабжают кровью шею, грудные конечности и частично грудную клетку. От них отходят позвоночная, внутренняя и наружная грудные, шейно-рёберные. Позвоночная артерия самая крупная, проходит в межпоперечном канале шейных позвонков до атланта. Сонные артерии питают голову и мозг. От общей сонной артерии отделяются такие крупные артерии как краниальная щитовидная в щитовидную железу и внутренняя сонная – для питания головного мозга.

Артерии проводят кровь от сердца на периферию, а вены – с периферии к сердцу. Капилляры соединяют артерии с венами и являются питающими сосудами.

Венозные сосуды тонкостенные, хотя содержат все три слоя, в основном за счёт среднего слоя. Давление крови в них низкое. Диаметр вен больше диаметра соответствующих артерий, цвет синеватый. Внутри вен имеются клапаны, которые способствуют передвижению крови от периферии к сердцу. Вены постоянно испытывают давление при сокращении скелетных мышц, натяжении связок, которое усиливает ток крови в них. На хорошо обескровленных тушах вены почти спавшиеся, просвет их незначителен, что говорит о правильном оглушении и обескровливании животных на мясокомбинатах. Венозные сосуды размещаются более поверхностно, чем артерии. Названия их чаще одноимённые с артериями. Но основные венозные магистрали, от которых ветви отходят равномерно через определённые промежутки кратчайшим путём, в грудной и брюшной полостях имеют свои названия. Так, в брюшной и грудной полости позади сердца – каудальная полая вена, а в грудной впереди сердца – краниальная полая вена. Краниальная полая вена образуется путём слияния общих стволов (правого и левого) внутренних и наружных подвздошных вен. Краниальная полая вена образуется путём слияния парных яремных вен (внутренних и наружных). Каудальная проходит в брюшной полости под позвоночником справа от аорты, собирает кровь из задних конечностей, тазовой, брюшной и грудной стенок, а также из желудочно-кишечного тракта. Венозная кровь из желудка, кишечника и селезёнки, обогащённая питательными веществами, попадает в общее русло каудальной полой вены, через печень, в которую она поступает по воротной вене, которая формируется за счёт брыжеечных вен.

В печени кровь очищается от различных токсинов, изменяет свой состав и через систему печёночных вен поступает в заднюю (каудальную) полую вену, которая вместе с передней (краниальной) полой веной, собирающей кровь из передних конечностей, головы, шеи, и передней части грудной стенки, впадает в правое предсердие сердца, а из него венозная кровь поступает в правый желудочек. На этом заканчивается большой круг кровообращения. Печень является своеобразным барьером, не допускающим проникновения вредных агентов в общее кровяное русло. Она не всегда справляется с сильной интоксикацией или инфекционным началом, поражается сама и пропускает токсины и микроорганизмы в большой круг кровообращения.

Из мышц сердца кровь выносится большой сердечной веной в правое предсердие.

Малый круг кровообращения начинается из правого желудочка стволом лёгочных артерий, который у корня лёгких делится на правую и левую лёгочные артерии (см. рис. 59а). каждая из них отдаёт краниальную, среднюю и каудальные артерии в соответствующие доли лёгких. Далее артерии делятся соответственно на капилляры, которые оплетают тонкостенные лёгочные альвеолы. Через стенки альвеол и капилляров происходит газообмен: из крови в альвеолы поступает диоксид углерода, а из альвеол в кровь – кислород. Таким образом, венозная кровь, пройдя через капилляры лёгких, освобождается от диоксида углерода и обогащается кислородом, т.е. становится артериальной. Капилляры образуют вены, которые, соединяясь, идут вместе с соответствующими артериями, имеют одинаковые названия, приносят артериальную кровь и тремя-четырьмя отдельными лёгочными венами впадают в левое предсердие, где и заканчивается малый круг кровообращения.

При поражении лёгких аэрогенным и другими путями инфекционное начало может проникнуть через лёгочные вены в сердце и артериальную кровь большого круга кровообращения.

Лимфатическая система.

Лимфатическая система имеет некоторые общие черты строения и развития с кровеносной системой, но значительно отличается от неё по своим функциям. Она выполняет дренажную, транспортную, защитную, кровообразовательную функции.

Лимфатическая система представлена в организме лимфой, лимфатическими узлами, лимфоидными образованиями, лимфоидными путями, проводящими лимфу (капилляры, сосуды, протоки и стволы). Она является кроветворным органом и перемещает избыток жидкости, поступающей из крови в ткани и снова в кровь (кровеносные сосуды).

Лимфа состоит из плазмы и форменных элементов. Плазма лимфы сходна с плазмой крови. Клеточные элементы представлены главным образом лимфоцитами, вырабатываемыми в лимфатических узлах. Эритроциты отсутствуют, поэтому лимфа представляет собой прозрачную беловатую или желтоватую жидкость. Лимфа входит в лимфатический узел по многочисленным приносящим сосудам, а выходит по более крупным, но меньшим по количеству отводящим сосудам.

Через лимфатические сосуды кишечника происходит всасывание жира. Лимфатическая система выполняет защитную роль благодаря фагоцитарной деятельности лимфоцитов и ретикулоэндотелиальных элементов узлов. Лимфатические узлы выполняют функцию механических и биологических фильтров, в них размножаются лимфоциты (кровообразовательная функция), а также вырабатываются антитела. Задерживая патогенных микробов, лимфатические узлы увеличиваются в объёме, воспаляются, перерождаются.

Лимфатические узлы розово-серого цвета, бывают овальные, шаровидные, бобовидные, чаще всего сплюснуты. Средняя длина их 2-20 см, ширина 2-3 см, диаметр не более 2 см, на разрезе сочные, подвижные.

Лимфатические узлы состоят из соединительнотканного остова и паренхимы. Остов образован капсулой и трабекулами, идущими внутрь узла. Паренхима узла представляет собой густую ретикулярную ткань, образующую фолликулы, лежащие на периферии узла, и мозговые или фолликулярные тяжи, находящиеся в центре узла.

Лимфоидные образования локализуются в паренхиме органов в виде отдельных фолликулов, а также в виде отдельных скоплений в слизистой оболочке тонкого кишечника, глотки, вблизи корня языка (миндалины). Они первыми поражаются при алиментарном заражении животного.

В межтканевых пространствах не существует свободной воды, т.к. она находится в тканях в соединении с белками, образуя коллоидные растворы. Жидкость в виде лимфы выявляется только в просвете лимфатических капилляров. Лимфатические капилляры построены из одного только эндотелия. От кровеносных капилляров они отличаются более крупным просветом. Лимфатические капилляры начинаются замкнутыми петлями, но встречаются и слепые пальцевидные капилляры. Между капиллярами существуют многочисленные анастомозы. Лимфатические капилляры не содержат головной и спинной мозг, селезёнка, хрящи, эпителиальный покров, роговица и хрусталик глаза, плацента и пупочный канатик.

Лимфатические сосуды образуются слиянием лимфатических капилляров. По анатомическому строению они более тонкостенные, меньшего диаметра, чем вены, цвет серо-жёлтый. Поверхностные или подкожные лимфатические сосуды подходят к лимфатическим узлам радиально, а глубокие располагаются вместе с артериями. Для каждого органа, области тела имеется свой областной (региональный) лимфатический узел со своими корнями, образованными лимфатическими сосудами, выходящими из этой области тела.

К основным крупным лимфатическим сосудам относятся: лимфатический грудной проток, кишечные, поясничные, трахеальные, протоки и правый лимфатический ствол.

Лимфатический грудной проток располагается в грудной полости справа от аорты. В него вливается лимфа из правого и левого поясничных протоков, собирающих лимфу из задних конечностей, тазовой полости, поясницы и боковой брюшной стенки, а также из органов брюшной и тазовой полостей.

Оба этих протока на уровне первых поясничных позвонков образуют поясничную цистерну. Лимфатический грудной проток начинается из поясничной цистерны и впадает в краниальную полую и яремную вены. Кишечный лимфатический проток вливается в начальную часть грудного протока. Правый лимфатический ствол собирает лимфу из правой краниальной половины тела и впадает в краниальную полую вену. При впадении в вену он, как и лимфатический грудной проток, имеет полулунные клапаны, препятствующие обратному току лимфы в лимфатические сосуды. Левый и правый трахеальные лимфатические протоки расположены на боковых поверхностях трахеи. Они собирают лимфу из головы, шеи и впадают в каудальные глубокие шейные лимфатические узлы.

Таким образом, лимфатическая система, состоящая из лимфатических сосудов, узлов и лимфы, является придатком кровеносной системы.

В человеческом организме кровеносная система устроена так, чтобы полностью отвечать его внутренним потребностям. Немаловажную роль в продвижении крови играет наличие замкнутой системы, в которой разделены артериальный и венозный кровяные потоки. И осуществляется это с помощью наличия кругов кровообращения.

Историческая справка

В прошлом, когда под рукой у ученых еще не было информативных приборов, способных изучать физиологические процессы на живом организме, величайшие деятели науки вынуждены были заниматься поиском анатомических особенностей у трупов. Естественно, что у умершего человека сердце не сокращается, поэтому некоторые нюансы приходилось домысливать самостоятельно, а иногда и попросту фантазировать. Так, еще во втором веке нашей эры Клавдий Гален, обучающийся по трудам самого Гиппократа, предполагал, что артерии содержат в своем просвете воздух вместо крови. На протяжении дальнейших столетий было выполнено немало попыток объединить и связать воедино имеющиеся анатомические данные с позиции физиологии. Все ученые знали и понимали, как устроена система кровообращения, но вот как это работает?

Колоссальный вклад в систематизацию данных по работе сердца внесли ученые Мигель Сервет и Уильям Гарвей в 16-м веке. Гарвей, ученый, впервые описавший большой и малый круги кровообращения, в 1616 году определил наличие двух кругов, но вот как связаны между собой артериальное и венозное русло, он объяснить в своих трудах не мог. И лишь впоследствии, в 17-м веке, Марчелло Мальпиги, один из первых начавший использовать микроскоп в своей практике, открыл и описал наличие мельчайших, невидимых невооруженным глазом капилляров, которые служат связующим звеном в кругах кровообращения.

Филогенез, или эволюция кругов кровообращения

В связи с тем, что по мере эволюции животные класса позвоночных становились все более прогрессивными в анатомо-физиологическом отношении, им требовалось сложное устройство и сердечно-сосудистой системы. Так, для более быстрого движения жидкой внутренней среды в организме позвоночного животного появилась необходимость замкнутой системы циркуляции крови. По сравнению с иными классами животного царства (например, с членистоногими или с червями), у хордовых появляются зачатки замкнутой сосудистой системы. И если у ланцетника, к примеру, отсутствует сердце, но существует брюшная и спинная аорта, то у рыб, амфибий (земноводных), рептилий (пресмыкающихся) появляется двух- и трехкамерное сердце соответственно, а у птиц и млекопитающих – четырехкамерное сердце, особенностью которого является средоточие в нем двух кругов кровообращения, не смешивающихся между собой.

Таким образом, наличие у птиц, млекопитающих и человека, в частности, двух разделенных кругов кровообращения – это не что иное, как эволюция кровеносной системы, необходимая для лучшего приспособления к условиям окружающей среды.

Анатомические особенности кругов кровообращения

Круги кровообращения – это совокупность кровеносных сосудов, представляющая собой замкнутую систему для поступления во внутренние органы кислорода и питательных веществ посредством газообмена и обмена нутриентами, а также для выведения из клеток двуокиси углерода и иных продуктов метаболизма. Для организма человека характерны два круга – системный, или большой круг, а также легочной, называемый также малым кругом.

Видео: круги кровообращения, мини-лекция и анимация

Большой круг кровообращения

Основной функцией большого круга является обеспечение газообмена во всех внутренних органах, кроме легких. Он начинается в полости левого желудочка; представлен аортой и ее ответвлениями, артериальным руслом печени, почек, головного мозга, скелетной мускулатуры и других органов. Далее данный круг продолжается капиллярной сетью и венозным руслом перечисленных органов; и посредством впадения полой вены в полость правого предсердия заканчивается в последнем.

Итак, как уже сказано, начало большого круга – это полость левого желудочка. Сюда направляется артериальный кровяной поток, содержащий в себе большую часть кислорода, нежели двуокиси углерода. Этот поток в левый желудочек попадает непосредственно из кровеносной системы легких, то есть из малого круга. Артериальный поток из левого желудочка посредством аортального клапана проталкивается в крупнейший магистральный сосуд – в аорту. Аорту образно можно сравнить со своеобразным деревом, которое имеет множество ответвлений, потому что от нее отходят артерии ко внутренним органам (к печени, почкам, желудочно-кишечному тракту, к головному мозгу – через систему сонных артерий, к скелетным мышцам, к подкожно-жировой клетчатке и др). Органные артерии, также имеющие многочисленные разветвления и носящие соответственные анатомии названия, несут кислород в каждый орган.

В тканях внутренних органов артериальные сосуды подразделяются на сосуды все меньшего и меньшего диаметра, и в результате формируется капиллярная сеть. Капилляры – это наимельчайшие сосуды, практически не имеющие среднего мышечного слоя, а представленные внутренней оболочкой – интимой, выстланной эндотелиальными клетками. Просветы между этими клетками на микроскопическом уровне настолько велики по сравнению с другими сосудами, что позволяют беспрепятственно проникать белкам, газам и даже форменным элементам в межклеточную жидкость окружающих тканей. Таким образом, между капилляром с артериальной кровью и жидкой межклеточной средой в том или ином органе происходит интенсивный газообмен и обмен других веществ. Кислород проникает из капилляра, а углекислота, как продукт метаболизма клеток – в капилляр. Осуществляется клеточный этап дыхания.

После того, как в ткани перешло большее количество кислорода, а из тканей была удалена вся углекислота, кровь становится венозной. Весь газообмен осуществляется с каждым новым притоком крови, и за тот промежуток времени, пока она движется по капилляру в сторону венулы – сосудика, собирающего венозную кровь. То есть с каждым сердечным циклом в том или ином участке организма осуществляется поступление кислорода в ткани и удаление из них двуокиси углерода.

Указанные венулы объединяются в вены покрупнее, и формируется венозное русло. Вены, аналогично артериям, носят те названия, в каком органе они располагаются (почечные, мозговые и др). Из крупных венозных стволов формируются притоки верхней и нижней полой вены, а последние затем впадают в правое предсердие.

Особенности кровотока в органах большого круга

Некоторые из внутренних органов имеют свои особенности. Так, например, в печени существует не только печеночная вена, «относящая» венозный поток от нее, но и воротная, которая наоборот, приносит кровь в печеночную ткань, где выполняется очищение крови, и только потом кровь собирается в притоки печеночной вены, чтобы попасть к большому кругу. Воротная вена приносит кровь от желудка и кишечника, поэтому все, что человек съел или выпил, должно пройти своеобразную «очистку» в печени.

Кроме печени, определенные нюансы существуют и в других органах, например, в тканях гипофиза и почек. Так, в гипофизе отмечается наличие так называемой «чудесной» капиллярной сети, потому что артерии, приносящие кровь в гипофиз из гипоталамуса, разделяются на капилляры, которые затем собираются в венулы. Венулы, после того, как кровь с молекулами релизинг-гормонов собрана, вновь разделяются на капилляры, а затем уже формируются вены, относящие кровь от гипофиза. В почках дважды на капилляры разделяется артериальная сеть, что связано с процессами выделения и обратного всасывания в клетках почек – в нефронах.

Малый круг кровообращения

Его функцией является осуществление газообменных процессов в легочной ткани с целью насыщения «отработанной» венозной крови кислородными молекулами. Он начинается в полости правого желудочка, куда из право-предсердной камеры (из «конечной точки» большого круга) поступает венозный кровяной поток с крайне незначительным количеством кислорода и с большим содержанием углекислоты. Эта кровь посредством клапана легочной артерии продвигается в один из крупных сосудов, называемый легочным стволом. Далее венозный поток двигается по артериальному руслу в легочной ткани, которое также распадается на сеть из капилляров. По аналогии с капиллярами в других тканях, в них осуществляется газообмен, вот только в просвет капилляра поступают молекулы кислорода, а в альвеолоциты (клетки альвеол) проникает углекислота. В альвеолы при каждом акте дыхания поступает воздух из окружающей среды, из которого кислород через клеточные мембраны проникает в плазму крови. С выдыхаемым воздухом при выдохе поступившая в альвеолы углекислота выводится наружу.

После насыщения молекулами O 2 кровь приобретает свойства артериальной, протекает по венулам и в конечном итоге добирается до легочных вен. Последние в составе четырех или пяти штук открываются в полость левого предсердия. В результате, через правую половину сердца протекает венозный кровяной поток, а через левую половину – артериальный; и в норме эти потоки смешиваться не должны.

В ткани легких имеется двойная сеть капилляров. При помощи первой осуществляются газообменные процессы с целью обогащения венозного потока молекулами кислорода (взаимосвязь непосредственно с малым кругом), а во второй осуществляется питание самой легочной ткани кислородом и нутриентами (взаимосвязь с большим кругом).

Дополнительные круги кровообращения

Данными понятиями принято выделять кровоснабжение отдельных органов. Так, например, к сердцу, которое больше других нуждается в кислороде, артериальный приток осуществляется из ответвлений аорты в самом ее начале, которые получили название правой и левой коронарных (венечных) артерий. В капиллярах миокарда происходит интенсивный газообмен, а венозный отток осуществляется в коронарные вены. Последние собираются в коронарный синус, который открывается прямо в право-предсердную камеру. Таким путем осуществляется сердечный, или коронарный круг кровообращения.

венечный (коронарный) круг кровообращения в сердце

Виллизиев круг представляет собой замкнутую артериальную сеть из мозговых артерий. Мозговой круг обеспечивает дополнительное кровоснабжение мозга при нарушении мозгового кровотока по другим артериям. Это защищает столь важный орган от недостатка кислорода, или гипоксии. Мозговой круг кровообращения представлен начальным сегментом передней мозговой артерии, начальным сегментом задней мозговой артерии, передними и задними соединительными артериями, внутренними сонными артериями.

виллизиев круг в мозге (классический вариант строения)

Плацентарный круг кровообращения функционирует только во время вынашивания плода женщиной и осуществляет функцию «дыхания» у ребенка. Плацента формируется, начиная с 3-6 недели беременности, и начинает функционировать в полную силу с 12-й недели. В связи с тем, что легкие плода не работают, поступление кислорода в его кровь осуществляется посредством потока артериальной крови в пупочную вену ребенка.

кровообращение плода до рождения

Таким образом, всю кровеносную систему человека можно условно разделить на отдельные взаимосвязанные участки, выполняющие свои функции. Правильное функционирование таких участков, или кругов кровообращения, является залогом здоровой работы сердца, сосудов и всего организма в целом.

Проблема переноса веществ из одной частп тела в другую встает перед всеми организмами. Сердце человека с его замечательными автоматическими приспособлениями для поддержания тока крови и для адаптации к меняющимся условиям представляет собой результат длительной эволюции.

Простейшие не имеют специальной системы для осуществления циркуляции веществ; питательные вещества, продукты обмена и газы просто диффундируют через цитоплазму и в конце концов достигают всех частей клетки. У большинства простейших этому процессу способствуют движения цитоплазмы. Когда амеба передвигается, цитоплазма перетекает из задней части клетки в переднюю и вещества распределяются по всей клетке. У других простейших, например у парамеции, которая имеет плотную наружную оболочку и не меняет форму тела при передвижении, вещества перераспределяются в результате ритмического кругового движения цитоплазмы в направлении, показанном на фиг. 217, Б стрел-ками. Пища поступает в организм через «рот» и глотку на одной стороне тела. На внутреннем конце этой глотки образуются пищеварительные вакуоли, которые затем отрываются и движутся внутри клетки, переваривая пищу и отдавая цитоплазме питательные вещества. Подобным же образом передвигаются продукты обмена и газы.

У кишечнополостных центральная полость выполняет как пищеварительную, так и транспортную функцию. Щупальца, схватив добычу, проталкивают ее через рот в полость тела, где происходит пищеварение. Затем вещества переваренной пищи поступают в клетки, выстилающие полость, и путем диффузии проходят через них в клетки наружного слоя. В результате попеременного вытягивания и сокращения тела содержимое центральной полости перемешивается и осуществляется циркуляция веществ.

Относящиеся к плоским червям планарии, подобно гидре, имеют одну центральную полость, сообщающуюся с внешней средой одним только ротовым отверстием. Но, кроме внутреннего и наружного клеточных слоев, имеющихся у гидры, у планарии существует третий, рыхлый слой клеток, расположенный между двумя другими. Пространства между этими клетками заполнены тканевой жидкостью, несколько напоминающей тканевую жидкость человека. Пища поступает через рот в центральную полость, где она переваривается; питательные вещества диффундируют через внутренний слой клеток и переходят через тканевую жидкость в другие клетки. Так же как и у кишечнополостных, циркуляции способствуют сокращения мышц стенки тела, которые приводят в движение жидкое содержимое центральной полости и тканевую жидкость.

У дождевых червей и близких к ним форм имеется хорошо выраженная транспортная система, состоящая из плазмы, кровяных телец и кровеносных сосудов, хотя последние не дифференцированы на артерии, вены и капилляры. Есть два главных кровеносных сосуда: один из них расположен на брюшной стороне, и по нему кровь течет к заднему концу тела, а другой - на спинной стороне, и по нему кровь течет от заднего конца тела к переднему. Эти сосуды в каждом сегменте тела соединены тонкими трубочками, снабжающими кишку, кожу и другие органы. В передней части тела червя находится 5 пар «сердец» - пульсирующих трубок, которые проводят кровь из спинного сосуда в брюшной и замыкают круг кровообращения. Сокращения мышц стенки тела помогают этим «сердцам» поддерживать циркуляцию крови.

Все сравнительно крупные и сложно организованные беспозвоночные (например, двустворчатые моллюски, кальмары, крабы, насекомые) имеют систему кровообращения, состоящую из сердца, кровеносных сосудов, плазмы и кровяных клеток. Сердце этих животных в отличие от сердца позвоночных представляет собой в большинстве случаев не разделенный на камеры мышечный мешок. Отходящие от сердца сосуды открываются в обширные пространства, позволяя крови омывать клетки тела. Другие сосуды собирают кровь из этих пространств и возвращают ее к сердцу. Детали системы кровообращения у разных животных различны, но функция ее всегда состоит в снабжении клеток тела кислородом и питательными веществами и в удалении продуктов обмена.

Система кровообращения у всех позвоночных - от рыб, лягушек и ящериц до птиц и человека - в основном построена одинаково. Все эти животные имеют сердце и аорту, а также артерии, капилляры и вены, организованные по единому общему плану. Благодаря этому сходству можно, вскрывая акулу или лягушку, узнать многое о кровеносной системе человека.

В ходе эволюции от низших рыбообразных форм до высших позвоночных, включая человека, основные изменения происходили в сердце и были связаны с изменением дыхательного механизма - с переходом от жаберного дыхания к легочному. У рыб сердце состоит из четырех камер, расположенных одна за другой: венозного синуса, предсердия, желудочка и артериального конуса. Кровь из вен поступает в венозный синус, а из артериального конуса, выталкиваемая сердцем, идет через брюшную аорту к жабрам, где насыщается кислородом. Затем она попадает в спинную аорту и распределяется по всему телу. У рыб при каждом обходе кровеносной системы кровь проходит через сердце только один раз

У той группы рыб, от которой произошли наземные позвоночные, в сердце и системе кровеносных сосудов произошел ряд изменений, которые можно видеть у современных лягушек. В предсердии возникла продольная перегородка, разделившая этот отдел на правую и левую половины. Место впадения венозного синуса передвинулось, и он стал открываться только в правое предсердие. Вена, идущая от легких, впадала в левое предсердие, тогда как легочные артерии отходили от сосудов, первоначально обслуживавших заднюю пару жабр. Таким образом, у лягушки кровь переходит из вен в венозный синус, затем в правое предсердие, в желудочек, в аорту, легочную артерию, легкие, легочные вены, левое предсердие, снова в желудочек, в аорту и наконец к клеткам тела. В желудочке происходит, конечно, некоторое перемешивание аэрированной и неаэрированной крови, и часть крови из венозного синуса может попадать вместо легочных артерий в аорту, тогда как часть крови из левого предсердия попадает в легочные артерии. Однако перемешивание это не столь велико, как можно было бы предположить. Кровь из правого предсердия входит в желудочек раньше, чем из левого, и поэтому оказы-вается ближе к выходу. Когда желудочек сокращается, неаэрированная кровь из правого предсердия выходит из желудочка первой и поступает в артерии, отходящие от аорты, т. е. в легочные артерии. Аэрированная кровь из левого предсердия выходит из желудочка к концу его сокращения и не может войти в легочные артерии, уже наполненные другой кровью; поэтому она направляется через аорту к клеткам тела. Вследствие возможного смешивания аэрированной и неаэрированной крови в желудочке кровь может пройти через сердце один, два и даже большее число раз при каждом цикле ее прохождения по кровеносной системе.

В процессе эволюции рептилий из определенной группы амфибий в сердце возникло еще две перегородки: одна из них дошла до середины желудочка, другая разделила артериальный конус. У всех рептилий, за исключением крокодилов, перегородка между желудочками неполная; поэтому у них все еще происходит некоторое смешивание аэрированной и неаэрированной крови, хотя и не в такой степени, как у лягушки. Малые размеры венозного синуса уже предвещают его исчезновение в сердце млекопитающих.

В сердце птиц и млекопитающих мы наблюдаем окончательное разделение правой и левой сторон. Полная межжелудочковая перегородка совершенно исключает смешивание крови правой и левой половин сердца. Артериальный конус, расщепившись, образует основания аорты и легочной артерии. Венозный синус перестал существовать как отдельная камера, но остаток его сохранился в виде синусного узла. Абсолютное отделение правого сердца от левого заставляет кровь при каждом «обходе» тзла проходить через сердце дважды. В результате этого кровь в аорте млекопитающих и птиц содержит больше кислорода, чем в аорте нижестоящих позвоночных; ткани тела получают больше кислорода, может поддерживаться высокая интенсивность обмена и постоянная высокая температура тела. Рыбы, лягушки и рептилии остаются холоднокровными главным образом потому, что кровь их не может доставлять тканям столько кислорода, сколько требуется для поддержания высокого уровня обмена, необходимого для сохранения высокой температуры тела в холодной окружающей среде.

После рождения плода, с первым его вдохом, выключается плацентарное кровообращение и происходят коренные изменения в круге кровообращения, в результате чего устанавливается дефинитивное, или постоянное, кровообращение, типичное для взрослого животного (рис. 64).
Эти изменения сводятся к следующему. При вдыхании расширяется грудная клетка, а вместе с ней и лёгкие; в силу этого кровь из лёгочной артерии устремляется уже не в артериальный проток, а присасывается в капиллярную сеть лёгких (9). Из лёгких кровь по лёгочным венам (8) направляется в левое предсердие (7), где, следовательно, сильно повышается кровяное давление, в силу чего овальное отверстие в межпредсердной перегородке закрывается имеющимся в нём клапаном, который вскоре и прирастает к краям отверстия с левой стороны; таким образом оба предсердия разобщаются.

Через непродолжительное время зарастает и артериальный проток, превращаясь в артериальную связку-ligamentum arteriosum (6). С выключением артериального протока давление крови в ветвях, отходящих от аорты, выравнивается и все части тела получают кровь под одинаковым первоначальным давлением.
С выключением плаценты запустевают пупочные артерии и вены, причём пупочные артерии, облитерируясь, превращаются в круглые связки мочевого пузыря, а непарная (к моменту рождения) пупочная вена-в круглую связку печени.
От венозного протока у собаки и рогатого скота остаётся на печени венозная связка-lig.venosum,-соединяющая воротную вену с каудальной полой веной. В конечном итоге и эти связки подвергаются сильной редукции, до полного их исчезновения.
B результате описанных изменений, происходящих после рождения, у взрослых животных устанавливаются два круга кровообращения.
В малом, или дыхательном, круге кровообращения венозная кровь из правого желудочка выносится лёгочной артерией в капилляры лёгких, где она подвергается окислению (17, 5, 9). Артериальная кровь из лёгких по лёгочным венам возвращается снова в сердце-в левое предсердие-и оттуда поступает в соответствующий желудочек (8, 7,18).
В большом, или системном, круге кровообращения кровь из левого желудочка сердца выталкивается в аорту и разносится её разветвлениями по капиллярам всего тела (18,10,15), где она теряет кислород, питательные вещества и обогащается углекислым газом и продуктами жизнедеятельности клеток. Из капилляров тела венозная кровь собирается двумя крупными полыми венами-краниальной и каудальной-снова в сердце, в правое предсердие (2, 11, 16).
Происходящие после рождения плода коренные изменения в круге кровообращения не могут, конечно, не отразиться и на развитии самого сердца. Работа сердца при кровообращении плацентарном и постэмбриональном неодинакова, а отсюда возникает различие и в относительной величине сердца. Так, при плацентарном кровообращении сердцу приходится прогонять всю кровь через капилляры тела и, кроме того, через капилляры плаценты; после рождения плацентарная система капилляров выпадает, а кровь распределяется между лёгочным и системным кругами кровообращения. Таким образом, работа правого отдела сердца уменьшается, а левого, наоборот, возрастает, что влечёт за собой на первое время общее уменьшение всего сердца. Так, у новорождённых приматов на килограмм веса тела приходится 7,6 г веса сердца, спустя месяц-уже 5,1 г, черев два месяца-4,8 г, через четыре месяца-3,8 г. Затем сердце снова увеличивается, что, очевидно, можно поставить в связь с повышением движений детёныша, которые вызывают повышение нагрузки сердца. Такое возрастание веса продолжается до 15-го месяца, когда относительный вес сердца достигает 5 г на килограмм веса тела, сохраняя это отношение (с колебаниями до 6,13 г) в течение всей жизни. Из приведённых цифровых данных видно, что величина сердца теснейшим образом зависит от его работы. Это доказывается и экспериментально.

Системы кровообращения и дыхания связаны между собой структурно и функционально. Они вместе обеспечивают жизнедеятельность организма, позволяют снабжать ткани и органы кислородом с питательными веществами. И начиная с первых животных, частично покоривших сушу, наблюдается единство данных систем. Оно обеспечивает более высокий уровень структурной организации и оптимизации физиологии к условиям проживания на суше.

Респираторная и земноводных, птиц и рептилий состоит из легких, сердца и сосудов. При этом схема малого круга кровообращения целиком представлена легкими, то есть пульмональными капиллярами, к которым кровь поступает по артериям, а отводится по венам. Примечательно, что структурные барьеры между кругами кровообращения отсутствуют, из-за чего дыхательный тракт и сердечно-сосудистая система рассматриваются единым функциональным блоком.

Последовательная схема малого круга кровообращения

Малым кругом называется замкнутая цепь из сосудов, по которым кровь от сердца направляется к легким и возвращается обратно. При этом, несмотря на различия в физиологии гемоциркуляции, схема малого круга кровообращения млекопитающих не отличается от таковой у земноводных, рептилий и даже птиц. С последними у млекопитающих больше общего, нежели с остальными. В частности, речь о 4-камерном сердце.

Поскольку границ между сосудами тела то условным началом малого круга кровообращения считают правый желудочек сердца млекопитающего. Из него по кровь, лишенная кислорода, направляется к пульмональным капиллярам. Процессы диффузии газов, происходящие в альвеолярных завершаются высвобождением в просвет альвеол углекислого газа и захватом кислорода. Последний соединяется с гемоглобином и направляется к левым отделам сердца по легочным венам. Как показывает схема малого круга кровообращения, заканчивается он в левом предсердии, а от левого желудочка начинается системный кровоток.

Малый круг кровообращения птиц

По физиологии дыхательной и сердечно-сосудистой системы птицы наиболее похожи на млекопитающих, поскольку также обладают 4-камерным сердцем. У земноводных и рептилий сердце 3-камерное. В итоге схема малого круга кровообращения птиц такая же, как и у млекопитающих. Здесь от правого желудочка течет венозная кровь, поступающая к легочным капиллярам. Оксигенация обогащает кровь кислородом, который эритроцитами с артериальной кровью транспортируется к левому предсердию, а оттуда - в желудочек и системный кровоток.

Легочное кровообращение птиц и млекопитающих

Вероятно, следует разобраться, какая кровь течет в венах малого круга кровообращения у птиц, млекопитающих, рептилий и земноводных. Итак, у млекопитающих по легочной артерии к капиллярам течет венозная кровь, обедненная кислородом и содержащая углекислый газ в большом количестве. После оксигенации артериальная кровь по венам направляется к сердцу. Примечательно, что в большом круге кровообращения артериальная кровь от сердца всегда течет только по артериям, а венозная возвращается к сердцу по венам.

Легочное кровообращение рептилий и земноводных

Схема малого круга кровообращения лягушки не отличается от такового у млекопитающих. Однако по физиологии они разные: из-за наличия 3-камерного сердца кровь венозная и артериальная смешиваются. Потому по артериям тела, включая легочные, течет смешанная биологическая жидкость. А венозная по венам тела возвращается к сердцу, а затем снова смешивается в трехкамерном сердце. Поэтому в артериях малого и большого круга кровообращения практически не отличается. Потому земноводные являются хладнокровными.

У рептилий также однако в верхнем и нижнем участках общего желудочка существует зачаток перегородки. У крокодилов и вовсе перегородка между правым и левым желудочком практически сформирована. Она имеет лишь некоторое количество отверстий. Как результат, крокодилы более выносливые и крупные по сравнению с другими рептилиями. При этом пока неизвестно, каким сердцем обладали динозавры, также относящиеся к классу рептилий. Вероятно, у них также была практически полноценная перегородка в желудочках. Хотя доказательства вряд ли будут получены.

Разбор схемы малого круга кровообращения человека

У человека газообмен протекает в легких. Здесь кровь отдает углекислый газ и насыщается кислородом. В этом состоит главное значение легочной циркуляции крови. Любая академическая схема малого круга кровообращения, созданная на основе исследований физиологии органов дыхания, начинается с правого желудочка. Непосредственно от клапана легочной артерии отходит легочной ствол. Вследствие его разделения на две части отходит ветвь пульмональной артерии к правому и левому легкому.

Сама легочная артерия многократно делится и дробится до капилляров, густо пронизывающих ткань органа. Газообмен протекает непосредственно в них через аэрогематический барьер, состоящий из альвеолярных эпителиальных клеток. После оксигенации крови она собирается в венулы и вены. По две отходит от каждого легкого, и в левое предсердие впадает уже 4 Они несут артериальную кровь. На этом схема легочного кровообращения заканчивается, и берет начало системное кровообращение.

Биологическое значение малого круга кровообращения

Малый круг в филогенезе появляется у организмов, которые начинают заселять сушу. У животных, обитающих в воде и получающих растворенный кислород, он отсутствует. Эволюция создала и другой орган дыхания: сначала простые трахеистые легкие, а затем - сложные альвеолярные. И как раз с появлением легких развивается и малый круг кровообращения.

С этого момента эволюция развития организмов, проживающих на суше, направлена на оптимизацию захвата кислорода и его транспортировку к тканям-потребителям. Отсутствие смешивания крови в полости желудочков также является важным эволюционным механизмом. Благодаря ему обеспечивается теплокровность млекопитающих и птиц. Также, что важнее, 4-камерное сердце обеспечило развитие мозга, потому как он потребляет четверть от всей оксигенированной крови.