Кровоснабжение легких. Лимфоотток от легкого

Кровоснабжение лёгких имеет особенности анатомии, гемодинамики и кровотока. Сосуды органов дыхания относятся к большому и малому кругам кровотока. Бронхиальные сосуды относятся к большому кругу кровообращения и обеспечивают поступление к органу кислорода, глюкозы и других питательных веществ . Лёгочные сосуды, в которых осуществляется газообмен, являются частью малого круга кровообращения.

Анатомия лёгочного кровоснабжения

От верхушки правого желудочка выходит лёгочная артерия, несущая венозную кровь. Она полностью находится внутри сердечной сумки. Длина лёгочной артерии составляет 5-6 см, диаметр — около 3,5 см. Затем сосуд делится на левую и правую ветви, снабжающие кровью правое и левое лёгкие. Стенки лёгочных артерий тонкие и эластичные, имеют очень большую растяжимость, благодаря чему сосуды способны выдерживать поступление больших объёмов крови от правого желудочка. Все сосуды артериальной системы малого круга отличаются большим диаметром, чем артерии большого круга кровообращения.

В лёгких правая и левая лёгочные артерии делятся на более мелкие ветви, которые располагаются рядом с бронхами и повторяют их ветвления. Наименее мелкие сосуды образуют сеть капилляров, оплетающих альвеолы. Базальная мембрана альвеолоцитов сливается с базальной мембраной дыхательных капилляров и через неё в процессе газообмена проходит кислород. Дыхательные капилляры собираются в венулы, а затем в более крупные вены.

Лёгочные вены короткие и, в отличие от артерий, находятся между лёгочными дольками. По ним обогащённая кислородом кровь попадает в левое предсердие. Затем благодаря работе левой половины сердца кровь поступает в большой круг кровообращения.

Бронхиальные артерии, обеспечивающие питание лёгочной ткани, отходят от грудного отдела аорты. Они ветвятся вместе с бронхами до уровня бронхиол. Капиллярная сеть опутывает слизистую оболочку стенок бронхов. По бронхиальным венам деоксигенированная кровь выходит из органа.

Часть крови из бронхиальных артерий проходит опорные ткани лёгких, а затем поступает в лёгочные вены и входит в левое предсердие вместо возвращения в правое. Вследствие этой особенности объём крови, поступившей в левое предсердие на 1-2% превышает выброс правого желудочка.

Лимфатические сосуды

В лёгких в большом количестве присутствуют лимфатические сосуды, выполняющие дренажную функцию. Они находятся как в поверхностных слоях соединительной ткани, так и глубоко в лёгких, образуют сети вокруг бронхиол и в междольковых перегородках. Отток лимфы идёт к бронхолёгочным и верхним трахеобронхиальным лимфатическим узлам.

Большинство лимфатических сосудов левого лёгкого объединяются в правый грудной лимфатический проток. Через лимфатические сосуды для предотвращения отёка выводятся вышедшие из лёгочных капилляров плазменные белки и другие частицы.

Объём крови в малом круге кровообращения

В лёгких содержится 450 мл крови, что составляет около 9% всего объёма крови в организме. Примерно 380 мл поровну распределены между артериями и венами, а оставшийся объём находится в лёгочных капиллярах.

При различных физиологических и патологических состояниях количество крови в сосудах малого круга может снижаться и увеличиваться почти в 2 раза. Например, при игре на духовых музыкальных инструментах давление в лёгких сильно повышается и в системный кровоток может перейти до 250 мл крови. При кровотечениях часть крови из лёгких выходит в системный кровоток для компенсации патологического состояния.

Кровь способна перемещаться из системного круга кровообращения в малый при левожелудочковой недостаточности. Пролапс митрального клапана или сужение левого предсердно-желудочкового отверстия приводят к застою крови в лёгких и увеличению давления в сосудах. Иногда объём крови в малом круге возрастает почти в 2 раза. Объём системного русла значительно превышает объём кровеносной системы органа дыхания, поэтому переход крови из одной системы в другую оказывает значительное влияние на лёгочные сосуды, а его воздействие на системное кровообращение остаётся незаметным.

Газообмен между альвеолами и кровью

Углекислый газ выделяется из крови в альвеолы, а кислород поступает в венозную кровь, находящуюся в лёгочных капиллярах, путём диффузии. Газообмен осуществляется непрерывно, но в период систолы он более интенсивен, чем в период диастолы.

Движущей силой, обеспечивающей газообмен, является разность парциальных давлений газов в крови и воздухе, наполняющем альвеолы. По закону Дальтона парциальное давление газа в смеси прямо пропорционально его объёмному содержанию.

Тому, что кровь забирает из воздуха кислород и отдаёт углекислый газ, также способствуют следующие факторы:

• большая площадь контакта альвеол и дыхательных капилляров;
• большая скорость диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану;
• зависимость интенсивности кровоснабжения альвеол от эффективности их вентиляции.

Если некоторые альвеолы плохо вентилируются и содержание кислорода в них снижается, то просвет локальных сосудов на этих участках уменьшается. Кровь автоматически перенаправляется к другим альвеолам, которые вентилируются лучше.

Интенсивность вентиляции и кровоснабжения различных отделов лёгких

Активация кровообращения и вентиляции лёгких способствует более интенсивному газообмену. Интенсивность вентиляции различных участков органа зависит от положения тела человека: в вертикальном положении лучше вентилируются нижние отделы лёгких, в положении лёжа на спине — дорсальные, в положении на животе — вентральные, на боку — тоже нижние. Верхние отделы лёгких вентилируются хуже всего, так как они постоянно находятся в растянутом положении и их способность расправляться ограничена. Нижние участки органа не имеют жёсткого каркаса и на них влияет масса тела человека. Из-за того, что верхние участки хуже вентилируются, они чаще всего поражаются туберкулёзом.

Кровоснабжение лёгких также зависит от положения тела в пространстве. Интенсивность кровотока, так же как и интенсивность вентиляции, возрастает в направлении сверху вниз. Меньше всего снабжаются верхушки лёгких. Но в положении вниз головой кровоснабжение верхушек увеличивается и может превосходить кровоснабжение нижних отделов.

В положении сидя кровоснабжение верхушек лёгких снижается на 15%, а в положении стоя — на 25% . В положении лёжа перфузия лёгких максимальна и её интенсивность во всех отделах органа одинакова. Поэтому при заболеваниях, приводящих к сердечно-лёгочной недостаточности, очень важно, чтобы больной соблюдал постельный режим.

При умеренной физической активности разница в интенсивности кровоснабжения разных отделов органа дыхания сглаживается. Особенности кровоснабжения лёгких связаны с различной степенью сдавливания артериальных сосудов тканями. Лёгочные артерии из-за низкого давления крови в них содержат мало гладкомышечных элементов.

Легкие человека — это орган, обеспечивающий процесс дыхания. Но они не являются единственными, кто участвует в нем. Это заблуждение присуще многим. Дыхание обеспечивают: ноздри, ротовая полость, гортань, трахея, мышцы груди и другие. Задача же самих легких снабжать кровь, а именно эритроциты (красные кровяные клетки) в ней, кислородом, обеспечивая его переход из вдыхаемого воздуха к клеткам.

Краткая анатомия легких

Легкие расположены в грудной клетке и заполняют большую ее часть. Легкие представляют собой сложную структуру из сплетения кровеносных, воздухоносных, лимфатических и нервных путей. Между легкими и другими органами (желудок, селезенка, печень и пр.) находится диафрагма, разделяющая их.

Следует отметить, что правое и левое легкое анатомически разные. Главным отличием является количество долей. Если у правого их три (нижняя, верхняя и средняя), то у левого всего две (нижняя и верхняя). Также левое легкое в длину больше правого.

Внутри легких находятся бронхи. Они разделены на сегменты, которые четко отделены друг от друга. Всего в легких 18 таких сегментов: 10 в правом и 8 в левом соответственно. В дальнейшем бронхи разветвляются на доли. Всего их насчитывается примерно 1600 - по 800 на каждое легкое.

Бронхиальные доли разделяются на альвеолярные ходы (от 1 до 4 штук), на конце которых расположены альвеолярные мешочки, из которых открываются альвеолы. Все это вместе называется собирательным названием которые состоят из и альвеолярного дерева.

Ниже будут рассмотрены особенности кровоснабжения системы легких.

Артерии, и капилляры легких

Диаметр легочной артерии и отходящих от нее ветвей (артериол) более 1 мм. Они обладают эластичной структурой, благодаря чему смягчается пульсация крови при систолах сердца, когда происходит выброс крови правым желудочком в легочный ствол. Артериолы и капилляры тесно сплетаются с альвеолами, тем самым образуя Количество таких сплетений определяет уровень кровоснабжения легких при вентиляции.

Капилляры большого круга обращения имеют размеры диаметром 7-8 микрометров. В то же время в легких имеется 2 вида капилляров. Широкие, диаметр которых находится в пределах от 20 до 40 микрометров, и узкие — диаметром от 6 до 12 микрометров. Площадь капилляров внутри человеческих легких составляет 35-40 квадратных метров. Сам переход кислорода в кровь происходит через тонкие стенки (или мембраны) альвеол и капилляров, которые работают как единое функциональное целое.

Дефицит напряжения кислорода

Главной функцией сосудов малого круга кровообращения является газообмен в легких. Тогда как обеспечивают питание тканей самих легких. Сеть венозных бронхиальных сосудов проникает как в систему большого круга (правое предсердие и непарная вена), так и в систему малого круга (левое предсердие и легочные вены). Поэтому по системе большого круга 70% крови, проходящей через бронхиальные артерии, не доходит до правого желудочка сердца, и проникает в через капиллярные и венозные анастомозы.

Описанное свойство ответственно за формирование так называемого физиологического недостатка кислорода в крови большого круга. Смешивание бронхиальной венозной крови с артериальной кровью легочных вен понижает количество кислорода по сравнению с тем, каким оно было в легочных капиллярах. Хотя данная особенность почти никак не сказывается на повседневной жизни человека, она может сыграть свою роль при различных заболеваниях (эмболия, митральный стеноз), приводя к серьезной дыхательной недостаточности. Для нарушения кровоснабжения доли легкого характерны: гипоксия, синюшность кожных покровов, обморок, учащенное дыхание и пр.

Объем крови в легких

Как сказано выше, главной является обеспечение переноса кислорода из воздуха в кровь. Легочная вентиляция и кровоток — это 2 параметра, которые определяют насыщенность кислородом (оксигенация) крови в легких. Также имеет значение соотношение вентиляции и кровотока между собой.

Количество крови, которое проходит за минуту через легкие, примерно одинаковое с МОК (минутным обращением крови) в системе большого круга. В состоянии покоя величина этого обращения равняется 5-6 литрам.

Легочным сосудам характерна большая растяжимость, так как их стенки тоньше чем у схожих сосудов, например, в мышцах. Таким образом, они выполняют роль своеобразного хранилища крови, увеличиваясь в диаметре под нагрузкой и перенося большие объемы крови.

Давление крови

Одной из особенностей кровоснабжения легких является то, что в малом круге сохраняется низкое давление. Давление в легочной артерии в среднем составляет от 15 до 25 миллиметров ртутного столба, в легочных венах — от 5 до 8 мм рт. ст. Иными словами, движение крови в малом круге определяется разницей давления и составляет от 9 до 15 мм рт. ст. И это значительно меньше давления внутри большого круга кровообращения.

Следует отметить, что при физической нагрузке, приводящей к значительному увеличению кровотока в малом круге, не происходит увеличения давления благодаря эластичности сосудов. Эта же физиологическая особенность предупреждает отек легких.

Неравномерность кровоснабжения легких

Низкое давление в малом круге является причиной неравномерного насыщения кровью легких от их верхней части к основанию. В вертикальном состояние человека наблюдается разница между кровоснабжением верхних долей и нижних, в пользу уменьшения. Это происходит из-за того, что движение крови от уровня сердца к верхним долям легких осложнено гидростатическими силами, зависящих от высоты столба крови на уровнях между сердцем и верхушкой легких. Одновременно с этим гидростатические силы, наоборот, способствуют продвижению крови вниз. Такая неоднородность движения крови разделяет легкие на три условные части (верхняя, средняя и нижняя доля), которые называются зонами Веста (первая, вторая и третья соответственно).

Нервная регуляция

Кровоснабжение и иннервация легких связаны и работают как единая система. Обеспечение сосудов нервами происходит с двух сторон: афферентной и эфферентной. Или также называемые вагусной и симпатической. Афферентная сторона иннервации происходит за счет блуждающих нервов. То есть нервными волокнами, связанных с чувствительными клетками узловатого ганглия. Эфферентная же обеспечивается шейными и верхне-грудными нервами узлами.

Кровоснабжение легких и анатомия этого процесса сложны, и состоят из множества органов, включая нервную систему. Наибольшее влияние она оказывает на большой круг кровообращения. Так, возбуждение нервов стимуляцией электричеством в малом круге приводит к увеличению давления только на 10-15%. Иначе говоря, несущественно.

Крупные сосуды легких (в особенности легочная артерия) обладают крайне высокой реакцией. Увеличение давления в легочных сосудах приводит к замедлению ритма сердцебиения, уменьшению артериального давления, наполнению селезенки кровью, расслаблению гладких мышц.

Гуморальная регуляция

Катехоламин и ацетилхолин в регуляции большого круга имеют большее значение, чем малого. Введение одинаковых доз катехоламина в сосуды разных органов показывает, что в малом круге вызывается меньшее сужение просвета кровеносных сосудов (вазоконстрикция). Повышение количества ацетилхолина в крови приводит к умеренному увеличению объемов легочных сосудов.

Гуморальная в легких и легочных сосудах осуществляется с помощью препаратов, содержащих такие вещества, как: серотонин, гистамин, ангиотензин-II, простагландин-F. Их введение в кровь приводит к сужению легочных сосудов в малом круге кровообращения и повышению давления в легочной артерии.

text_fields

text_fields

arrow_upward

Легочная артерия и ее ветви, имеющие диаметр более 1 мм, относятся к артериям эластического типа, они демпфируют (смяг­чают) пульсовые толчки крови, выбрасываемой в момент систолы правого желудочка .
Артериолы в легких тесно связаны с окружающей альвеолярной паренхимой, это определяет непосредственную зависи­мость уровня кровоснабжения легких от режима вентиляции.

В отличие от большого круга кровообращения, капилляры кото­рого имеют диаметр около 7-8 мкм, в легких имеются два типа капилляров - широкие (20-40 мкм) и узкие (6-12 мкм). Общая площадь капиллярного русла легких у человека составляет 35-40 м 2 . Стенка капилляров легких и стенка альвеол представляют в сово­купности функциональное целое, обозначаемое как альвеоло-капил­лярная мембрана.

Если функциональное значение сосудов малого круга кровообраще­ния заключается, главным образом, в поддержании адекватного легоч­ного газообмена, то бронхиальные сосуды обеспечивают питание тканей самих легких. Венозная бронхиальная сеть дренирует кровь как в систему большого круга кровообращения (верхняя непарная вена, правое предсердие), так и малого - в легочные вены и левое пред­сердие. Только 30% крови, поступающей в бронхиальные артерии по системе большого круга кровообращения, достигает правого желудочка, основная же часть кровотока направляется через капиллярные и ве­нозные анастомозы в легочные вены. Указанная особенность бронхи­ального кровотока формирует так называемый физиологический дефи­цит напряжения кислорода в артериальной крови большого круга. Примесь бронхиальной венозной крови к артериализированной крови легочных вен понижает на 6-10 мм рт.ст. напряжение кислорода по сравнению с его напряжением в крови легочных капилляров, что практически не сказывается на кислородном режиме в процессе обыч­ной жизнедеятельности организма. Однако, в тех случаях, когда по каким-либо причинам имеет место усиление бронхиального кровотока (при эмболии легочных сосудов, митральном стенозе и др.), примесь бронхиальной венозной крови к потоку оксигенированной крови мало­го круга приводит к артериальной гипоксемии.

Главная задача легких заключается в обеспечении газообмена между организмом (кровью) и окружающей средой . Основным усло­вием, определяющим степень оксигенации крови в легких, являются величины легочной вентиляции и кровотока, а также степень их соответствия друг другу.

Минутный объем кровообращения через легкие соответствует МОК в большом круге и составляет в условиях покоя 5-6 л/мин. Сопро­тивление сосудистого русла малого круга при этом приблизительно в 8- 10 раз меньше, чем в системе большого круга кровообращения. Легочные сосуды характеризуются высокой растяжимостью, посколь­ку их сосудистая стенка значительно тоньше, чем у соответству­ющих по калибру сосудов скелетной мускулатуры и спланхнической области. Это определяет роль легочных сосудов как депо крови.

Важной особенностью кровоснабжения легких является то, что сосуды малого круга кровообращения — это система низкого дав­ления. Среднее давление в легочной артерии у человека составляет 15-25 мм рт.ст., а давление в легочных венах - 6-8 мм рт.ст. Таким образом, градиент давления, определяющий движение крови по сосудам малого круга, составляет 9- 15 мм рт.ст., что значитель­но меньше градиента давления в большом круге кровообращения. Отсюда понятен физиологический смысл высокой растяжимости ле­гочных сосудов: значительное увеличение кровотока в системе малого круга (например, при физической нагрузке) не будет сопровождаться повышением давления крови в силу указанных свойств сосудов легких. Эта физиологическая особенность стенок сосудов малого круга является одним из факторов предупреждения отека легких.

Другим следствием низкого градиента давления в малом круге является неравномерность кровоснабжения легких от их верхушки к основанию. В вертикальном положении тела кровоснабжение верх­них долей несколько меньше, чем нижних. Это объясняется тем, что при движении крови от уровня сердца до верхних долей легких кровоток испытывает дополнительное препятствие из- за гидроста­тических сил, определяемых высотой столба крови от уровня сердца до верхушки легкого. Напротив, при движении крови вниз, от уров­ня сердца до основания нижней доли, гидростатические силы будут» способствовать усилению кровотока. Зоны неоднородности крово­снабжения (верхняя, средняя и нижняя доли легких) получили на­звание зон Веста (соответственно 1-я, 2-я и 3-я зоны).

Нервная регуляция кровоснабжения Легких

text_fields

text_fields

arrow_upward

Легочные сосуды имеют двойную ин­нервацию: вагусную (афферентную) и симпатическую (эфферентную). Основным источником афферентной иннервации легочных сосудов являются блуждающие нервы (волокна, идущие от чувствительных клеток узловатого ганглия). Главными источниками эфферентной ин­нервации являются шейные и верхние грудные симпатические узлы.

Влияние нервной системы на легочные сосуды, в отличие от сосудов большого круга кровообращения, выражено намного мень­ше. Так, электрическая стимуляция симпатических нервов ведет к умеренному констрикторному эффекту, повышая давление в легоч­ной артерии лишь на 10±15%, т.е. на 1-1.5 мм рт.ст.

Крупные легочные сосуды (особенно легочная артерия и область ее бифуркации) является важной рефлексогенной зоной, обеспечи­вающей реализацию рефлекторных реакций сосудов малого круга. Так, повышение давления в легочных сосудах приводит к рефлек­торному падению системного артериального давления, замедлению ритма сердечных сокращений, увеличению кровенаполнения селе­зенки и вазодилатации в скелетных мышцах. Расширение перифе­рических сосудов уменьшает приток крови в малый круг кровооб­ращения и, тем самым, «разгружает» легочные капилляры и предо­храняет легкие от отека. Описанный комплекс рефлекторных реак­ций с барорецепторов малого круга получил в литературе обозначе­ние как рефлекс Швигка-Парина.

Рецепторный аппарат сосудов в малом круге представлен преиму­щественно «-адренорецепторами (хотя плотность их распределения значительно меньше, чем сосудов большого круга), Д-серотониновыми, H 1 — гистаминовыми рецепторами и, в меньшей степени, М-холинорецепторами.

Гуморальная регуляция кровоснабжения Легких

text_fields

text_fields

arrow_upward

В реализации гуморального контроля легочного кровообращения катехоламины и ацетилхолин играют значительно меньшую роль, чем в большом круге кровооб­ращения. Введение в малый круг кровообращения катехоламинов вызывает менее выраженную вазоконстрикцию, чем те же дозы пре­паратов в сосудах других органов. Повышение концентрации ацетилхолина в крови сопровождается умеренной дилатацией легочных сосудов. Гуморальная регуляция легочного кровотока определяется серотонином, гистамином, ашиотензином- II, простагландином- F. При повышении концентрации этих веществ в малом круге крово­обращения имеет место сужение легочных сосудов и повышение давления в легочной артерии.

В регуляции кровоснабжения легких определенную роль играет изменение состава альвеолярного воздуха. Так, уменьшение содержания кислорода во вдыхаемом, а соответственно, и в альвеолярном воздухе, приводит к сужению легочных сосудов и повышению дав­ления в легочной артерии, тогда как сосуды большого круга кро­вообращения в ответ на гипоксию расширяются.

Кровоснабжение головного мозга осуществляется внутренними сонными и позвоночными артериями, которые в основании мозга связаны друг с другом и образуют артериальный круг. Характерной особенностью является то, что мозговые артерии входят в ткань мозга не в одном месте, а распространяются по поверхности мозга, отдавая тонкие ветви. Данная особенность обеспечивает равномерное распределение кровотока по поверхности мозга и оптимальные условия кровоснабжения .

Отток крови из головного мозга происходит по поверхностным и глубоким венам, впадающим в венозные синусы твердой мозговой оболочки и далее во внутренние яремные вены. Особенностью венозных сосудов головного мозга является отсутствие в них клапанов и наличие большого числа анастомозов , препятствующих застою венозной крови.

Рис. 1. Распределение минутного объема кровообращения (МОК) в различных органах в покое

Капилляры сосудов головного мозга обладают специфической избирательной проницаемостью, что обеспечивает транспорт одних веществ из крови в ткани мозга и задержку других.

Регуляция кровотока в головном мозге происходит с помощью нервной и гуморальной систем. Нервная система осуществлет регуляцию по рефлекторному типу. Большое значение при этом имеют барорецепторы каротидного тельца, расположенного в месте разветвления сонной артерии. Центральное звено регуляции находится в сосудодвигательном центре . Эфферентное звено реализуется через норадренергическую и холинергическую иннервацию сосудов. Из гуморальных факторов особенно сильное влияние на мозговые сосуды оказывает диоксид углерода. Увеличение напряжения С0 2 в артериальной крови приводит к увеличению мозгового кровотока.

Рис. Кровообращение головного мозга

Значительно влияние на тонус сосудов и концентрации ионов водорода в межклеточной жидкости мозга. На уровень мозгового кровотока влияет также концентрация ионов калия.

Особенности мозгового кровообращения и кровоснабжения

• В покое для мозга массой 1500 г мозговой кровоток составляет 750 мл/мин или около 15 % от минутного объема кровообращения
• Интенсивность кровотока в сером веществе, богатом нейронами, в 4 раза и более выше, чем в белом
• Общий мозговой кровоток остается относительно постоянным при различных функциональных состояниях (сон, покой, возбуждение и т.д.), так как происходит в замкнутой полости, ограниченной костями черепа
• При усилении активности отдельных областей головного мозга происходит увеличение их локального кровотока за счет хорошо развитых перераспределительных механизмов
• Кровоток регулируется преимущественно местными миогенными и метаболическими механизмами, плотность иннервации сосудов мозга невелика и вегетативная регуляция сосудистого тонуса имеет второстепенное значение
• Метаболические факторы, в частности повышение pCO 2 , концентрации Н + , молочной кислоты, снижение pO 2 в капиллярах и околососудистом пространстве вызывают вазодилатацию
• В сосудах мозга хорошо выражена миогенная ауторегуляция, поэтому при изменениях гидростатического давления в связи с переменой положения тела величина его кровотока остается постоянной
• Под влиянием норадреналина отмечается вазодилатация сосудов в связи с преобладанием β-адренорецепторов

Кровоснабжение сердца

Сердце кровоснабжается из двух венечных (коронарные) артерий, которые начинаются от луковицы аорты ниже верхних краев полулунных клапанов аорты. Во время систолы желудочков вход в венечные артерии прикрывается клапанами, а сами артерии частично пережимаются сокращенным миокардом, и кровоток через них резко ослабевает. Во время диастолы напряжение в стенке миокарда падает, входные отверстия венечных артерий не закрываются полулунными клапанами и кровоток в них увеличивается.

Регуляция коронарного кровотока происходит с помощью нервных и гуморальных влияний, а также внутриорганным механизмом.

Нервная регуляция осуществляется с помощью симпатических адренергических волокон, оказывающих сосудорасширяющий эффект. За гуморальную регуляцию ответственны метаболические факторы. Более важную роль играет напряжение кислорода в крови: при его снижении венечные сосуды расширяются. Этому также способствует повышенная концентрация в крови диоксида углерода, молочной кислоты и ионов калия. Ацетилхолин расширяет венечные артерии, адреналин вызывает сужение венечных артерий и вен.

Внутриорганные механизмы включают миогенную ауторегуляцию, осуществляемую за счет реакции гладких мышц венечных артерий на изменение давления.

Рис. Схема кровообращения сердца

Особенности кровообращения и кровоснабжения сердца:

• В покое для сердца массой 300 г коронарный кровоток составляет 250 мл/мнн или около 5 % минутного объема кровообращения
• В покое потребление кислорода миокардом составляет 8-10 мл/мин/100 г сердца
• Коронарный кровоток возрастает пропорционально нагрузке
• Хорошо выражены механизмы ауторегуляции кровотока
• Коронарный кровоток зависит от : уменьшается в систолу и увеличивается в диастолу. При сильных сокращениях миокарда и тахикардии (эмоциональный стресс, тяжелая физическая нагрузка) увеличивается доля систолы и условия коронарного кровотока ухудшаются
• Даже в состоянии покоя в сердце наблюдается высокая экстракция О2 (около 70 %), в результате повышенная потребность в нем удовлетворяется главным образом за счет увеличения объема коронарного кровотока, так как резерв повышения экстракции невелик
• Отмечается тесная связь между метаболической активностью миокарда и величиной коронарного кровотока, которая сохраняется даже в полностью изолированном сердце
• Наиболее мощным стимулятором для расширения коронарных сосудов служит недостаток О2 и последующее образование сосудорасширяющих метаболитов (преимущественно — аденозина)
• Симпатическая стимуляция увеличивает коронарный кровоток опосредованно путем увеличения ЧСС, систолического выброса, активации метаболизма миокарда и накопления продуктов метаболизма с вазодилататорным эффектом (СO2, Н+, К+, аденозин). Прямой эффект симпатической стимуляции может быть как вазоконстрикторным (α2-адренорецепторы), так и вазодилататорным (β1-адренорецепторы)
• Парасимпатическая стимуляция вызывает умеренное расширение коронарных сосудов

Рис. 1. Изменение коронарного кровотока в систолу и диастолу

Особенности коронарного кровообращения

Кровоток сердца осуществляется по системе коронарных сосудов (венечных сосудов). Коронарные артерии отходят от основания аорты. Левая из них снабжает кровью левое предсердие, левый желудочек и частично межжелудочковую перегородку; правая — правое предсердие, правый желудочек, а также частично межжелудочковую перегородку и заднюю стенку левого желудочка. Ветви левой и правой артерий имеют небольшое число анастомозов.

Большая часть (80-85%) венозной крови оттекает от сердца через систему вен, сливающихся в венозный синус, и передние сердечные вены. По этим сосудам кровь попадает непосредственно в правое предсердие. Остальные 10-15% венозной крови поступают через мелкие вены Тебезия в желудочки.

Миокард имеет в 3-4 раза большую плотность капилляров, чем скелетная мышца, и на один сократительный кардиомиоцит левого желудочка приходится один капилляр. Межкапиллярное расстояние в миокарде очень маленькое (около 25 мкм), что создает хорошие условия для захвата кислорода клетками миокарда. В покое через коронарные сосуды протекает 200-250 мл крови в 1 мин. Это составляет приблизительно 5% от МОК, в то время как масса сердца (300 г) составляет всего лишь 0,5% от массы тела.

Кровоток в сосудах, пронизывающих миокард левого желудочка, во время систолы снижается вплоть до полной остановки. Это обусловлено: 1) сжатием сосудов сокращающимся миокардом; 2) частичным перекрытием устьев коронарных артерий створками аортального клапана, открывающимися во время систолы желудочков. Внешнее давление на сосуды миокарда левого желудочка эквивалентно величине напряжения миокарда, создающего во время систолы давление на кровь в полости левого желудочка около 120 мм рт. ст. При таком внешнем давлении сосуды миокарда левого желудочка могут полностью пережиматься, а кровоток через миокард и доставка к его клеткам кислорода и питательных веществ на доли секунды прекращаются. Питание миокарда левого желудочка осуществляется преимущественно во время его диастолы. В правом желудочке отмечается лишь небольшое снижение кровотока, так как величина напряжения миокарда в нем небольшая и внешнее давление на сосуды составляет не более 35 мм рт. ст.

Потребление энергии и кислорода миокардом возрастают при увеличении частоты сердечных сокращений. При этом уменьшение длительности сердечного цикла идет главным образом за счет укорочения длительности диастолы. Таким образом, при тахикардии, когда потребность миокрада в кислороде возрастает, условия для его поступления из артериальной крови к миокарду ухудшаются. Поэтому при недостаточности коронарного кровотока нельзя допускать развития тахикардии.

Важную роль в защите миокарда левого желудочка от недостатка кислорода во время систолы играет миоглобин. Он по строению и свойствам подобен гемоглобину, но может связывать кислород и диссоциировать при низком напряжении кислорода. Во время диастолы при интенсивном притоке крови миоглобин связывает кислород и переходит в оксимиоглобин. При систоле, когда резко снижается напряжение кислорода в миокарде, миоглобин диссоциирует с высвобождением свободного кислорода и предохраняет миокард от гипоксии.

Кровоснабжение легких, печени и кожи

Особенностью кровоснабжения легких является наличие кровотока через бронхиальные артерии (сосуды большого круга кровообращения) и через малый круг кровообращения. Кровь, поступающая от бронхиальных артерий, обеспечивает питание самих тканей легких, а легочный кровоток обеспечивает газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.

Нервная регуляция просвета легочных сосудов происходит за счет влияния симпатических и парасимпатических волокон. Повышение давления в легочных сосудах приводит к рефлекторному снижению артериального давления и урежению сердечных сокращений. Парасимпатическая система оказывает сосудорасширяющее действие. Гуморальная регуляция зависит от содержания в крови серотонина, гнетами на, простагландинов. При увеличении концентрации этих веществ легочные сосуды сужаются и повышается давление в легочном стволе. Снижение уровня кислорода во вдыхаемом воздухе приводит к сужению легочных сосудов и повышению давления в легочном стволе.

Особенности легочного кровоснабжения

• Площадь поверхности капилляров составляет около 60 м 2 , а при интенсивной работе в связи с открытием нефункциони- рующих капилляров может вырастать до 90 м 2
• Сосудистое сопротивление примерно в 10 раз меньше общего периферического сопротивления
• Градиент давления между артериями и капиллярами (6 мм рт. ст.) и между капиллярами и левым предсердием (1 мм рт. ст.) значительно ниже, чем в большом круге кровообращения
• На давление в легочных сосудах влияет давление в плевральной полости (интраплевральное) и в альвеолах (интраальвеолярное)
• Пульсирующий характер кровотока имеется даже в капиллярах и венах вплоть до левого предсердия
• Кровоток в различных отделах легких неравномерен и сильно зависит от положения тела и фазы дыхательного цикла
• В связи с большой растяжимостью сосуды легких выполняют функцию быстромобилизуемого депо
• При снижении pO 2 или pCO 2 возникает локальное сужение сосудов легких: гипоксическая легочная вазоконстрикция (рефлекс Эйлера — Лилиестранда)
• Сосуды легких реагируют на стимуляцию симпатической ВНС подобно системным сосудам

Кровоснабжение печени

Кровь к печени поступает по печеночной артерии и воротной вене. Оба эти сосуда образуют междолевые артерии и вены, которые проникают в паренхиму печени и формируют систему синусов печени. В центре каждой дольки синусоиды объединяются в центральную вену, которые сливаются в собирательные вены, а затем в ветви печеночной вены. Для сосудов печени характерна развитая ауторегуляция. Симпатические нервные волокна осуществляют сосудосуживающее действие.

Кровоснабжение кожи

• Близкое расположение большинства артерий и вен способствует возникновению значительного теплообмена путем противотока
• Относительно низкая потребность кожи в O 2 и питательных веществах
• Вазоконстрикция при симпатической стимуляции
• Отсутствие парасимпатической иннервации
• Участие в поддержании постоянной температуры

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

1.1. Строение дыхательной системы

Воздухоносные пути (нос, ротовая полость, глотка, гортань, трахея).
Легкие.
Бронхиальное дерево. Бронх каждого легкого дает более 20 последовательных ветвлений. Бронхи – бронхиолы – терминальные бронхиолы – дыхательные бронхиолы – альвеолярные ходы. Альвеолярные ходы заканчиваются альвеолами.
Альвеолы. Альвеола представляет собой мешочек из одного слоя тонких эпителиальных клеток, соединенных плотными контактами. Внутренняя поверхность альвеолы покрыта слоем сурфактанта (поверхностно-активное вещество).
Легкое покрыто снаружи висцеральной плевральной мембраной. Париетальная плевральная мембрана покрывает изнутри грудную полость. Пространство между висцеральной и париетальной мембранами называется плевральной полостью .
Скелетные мышцы, участвующие в акте дыхания (диафрагма, внутренние и наружные межреберные, мышцы брюшной стенки).

Особенности кровоснабжение легких.

Питающий кровоток . Артериальная кровь поступает в ткань легких по бронхиальным артериям (ответвляются от аорты). Эта кровь снабжает ткань легких кислородом и питательными веществами. После прохождения через капилляры венозная кровь собирается в бронхиальные вены, которые впадают в легочную вену.
Дыхательный кровоток. Венозная кровь поступает в легочные капилляры по легочным артериям. В легочных капиллярах кровь обогащается кислородом и по легочным венам артериальная кровь поступает в левое предсердие.

1.2. Функции дыхательной системы

Основная функция дыхательной системы – обеспечение клеток организма необходимым количеством кислорода и выведение из организма углекислого газа.

Другие функции дыхательной системы:

Выделительная – через легкие происходит выделение летучих продуктов обмена;
терморегуляторная – дыхание способствует теплоотдаче;
защитная – в ткани легких присутствует большое количество иммунных клеток.

Дыхание – процесс обмена газов между клетками и окружающей средой.

Стадии дыхания у млекопитающих и человека:

Конвекционный транспорт воздуха из атмосферы в альвеолы легких (вентиляция).
Диффузия газов из воздуха альвеол в кровь легочных капилляров (вместе с 1-й стадией называется внешним дыханием).
Конвекционный транспорт газов кровью от капилляров легких к капиллярам тканей.
Диффузия газов из капилляров в ткани (тканевой дыхание).

1.3. Эволюция дыхательной системы

Диффузионный транспорт газов через поверхность тела (простейшие).
Появление системы конвекционного переноса газов кровью (гемолимфой) к внутренним органам, появление дыхательных пигментов (черви).
Появление специализированных органов газообмена: жабры (рыбы, моллюски, ракообразные), трахеи (насекомые).
Появление системы принудительной вентиляции органов дыхания (наземные позвоночные).

2. МЕХАНИКА ВДОХА И ВЫДОХА

2.1. Дыхательные мышцы

Вентиляция легких осуществляется благодаря периодическим изменениям объема грудной полости. Увеличение объема грудной полости (вдох) осуществляется сокращением инспираторных мышц , уменьшение объема (выдох) – сокращением экспираторных мышц .

Инспираторные мышцы :

наружные межреберные мышцы – сокращение наружных межреберных мышц поднимает ребра кверху, объем грудной полости увеличивается.
диафрагма – при сокращении собственных мышечных волокон диафрагма уплощается и отходит книзу, увеличивая объем грудной полости.

Экспираторные мышцы :

внутренние межреберные мышцы – сокращение внутренних межреберных мышц опускает ребра книзу, объем грудной полости уменьшается.
мышцы брюшной стенки – сокращение мышц брюшной стенки приводит к подъему диафрагмы и опусканию нижних ребер, объем грудной полости уменьшается.

При спокойном дыхании выдох осуществляется пассивно – без участия мышц, за счет эластической тяги растянутых при вдохе легких. Во время форсированного дыхания выдох осуществляется активно – за счет сокращения экспираторных мышц.

Вдох: инспираторные мышцы сокращаются - объем грудной полости увеличивается - париетальная мембрана растягивается – объем плевральной полости увеличивается - давление в плевральной полости падает ниже атмосферного - висцеральная мембрана подтягивается к париетальной –объем легкого увеличивается за счет расширения альвеол – давление в альвеолах падает – воздух из атмосферы поступает в легкое.

Выдох: инспираторные мышцы расслабляется, растянутые эластические элементы легких сжимаются, (экспираторные мышцы сокращаются) - объем грудной полости уменьшается - париетальная мембрана сжимается – объем плевральной полости уменьшается - давление в плевральной полости повышается выше атмосферного - давление сдавливает висцеральную мембрану – объем легкого уменьшается за счет сдавления альвеол – давление в альвеолах растет – воздух из легкого выходит в атмосферу.

3. ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ

3.1. Объемы и емкости легкого (для самостоятельной подготовки)

Вопросы:

1. Объемы и емкости легкого

1. Методы измерения остаточного объема и функциональной остаточной емкости (метод разведения гелия, метод вымывания азота).

Литература:

1. Физиология человека / В 3 т., под ред. Шмидта и Тевса. – М., 1996. – т.2., с. 571-574.

1. Бабский Е.Б. и др. Физиология человека. М., 1966. – с.139-141.
2. Общий курс физиологии человека и животных / Под ред. Ноздрачева А.Д. – М., 1991. - с. 286-287.

(учебники приведены в порядке пригодности для подготовки предложенных вопросов)

3.2. Легочная вентиляция

Легочная вентиляции количественно характеризуется минутным объемом дыхания (МОД). МОД – объем воздуха (в литрах), вдыхаемого или выдыхаемого за 1 минуту. Минутный объем дыхания (л/мин) = дыхательный объем (л) ´ частота дыхания (мин -1). МОД в покое составляет 5-7 л/мин, при физической нагрузке МОД может возрастать до 120 л/мин.

Часть воздуха идет на вентиляцию альвеол, а часть – на вентиляцию мертвого пространства легких.

Анатомическим мертвым пространством (АМП) называют объем дыхательных путей легких, потому что в них не происходит газообмена. Объем АМП у взрослого человека ~150 мл.

Под функциональным мертвым пространством (ФМП) понимают все те участки легких, в которых не происходит газообмен. Объем ФМП складывается из объема АМП и объема альвеол, в которых не происходит газообмен. У здорового человека объем ФМП превышает объем АМП на 5-10 мл.

Альвеолярная вентиляция (АВ) – часть МОД, достигающая альвеол. Если дыхательный объем составляет 0,5 л, а объем ФМП 0,15 л, то АВ составляет 30% МОД.

О 2 из альвеолярного воздуха поступает в кровь, а углекислый газ из крови выходит в воздух альвеол. За счет этого концентрация О 2 в альвеолярном воздухе уменьшается, а концентрация СО 2 растет. При каждом вдохе 0,5 л вдыхаемого воздуха смешивается с 2,5 л воздуха, оставшегося в легких (функциональная остаточная емкость легких). За счет поступления новой порции атмосферного воздуха концентрация О 2 в альвеолярном воздухе растет, а СО 2 – уменьшается. Таким образом, функция легочной вентиляции – поддерживать постоянство газового состава воздуха в альвеолах.

4. ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ И ТКАНЯХ

4.1. Парциальные давления дыхательных газов в дыхательной системе

Закон Дальтона: парциальное давление (напряжение) каждого газа в смеси пропорционально его доле от общего объема.
Парциальное давление газа в жидкости численно равно парциальному давлению этого же газа над жидкостью в условиях равновесия.

4.2. Газообмен в легких и тканях

Газообмен между венозной кровью и альвеолярным воздухом осуществляется путем диффузии. Движущей силой диффузии является разность (градиент) парциальных давлений газов в альвеолярном воздухе и венозной крови (60 мм рт. ст. для О 2 , 6 мм рт. ст. для СО 2). Диффузия газов в легких осуществляется через аэро-гематический барьер, который состоит из слоя сурфактанта, эпителиальной клетки альвеолы, интерстициального пространства, эндотелиальной клетки капилляра.

Газообмен между артериальной кровью и тканевой жидкостью осуществляется аналогичным образом.(см. величины парциальных давлений дыхательных газов в артериальной крови и тканевой жидкости).

5. ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ

5.1. Формы транспорта кислорода в крови

Растворенный в плазме (1,5% О 2)
Связанный с гемоглобином (98,5% О 2)

5.2. Связывание кислорода с гемоглобином

Связывание кислорода с гемоглобином – обратимая реакция. Количество образующегося оксигемоглобина зависит от парциального давления кислорода в крови. Зависимость количества оксигемоглобина от парциального давления кислорода в крови называется кривой диссоциации оксигемоглобина .

Кривая диссоциации оксигемоглобина имеет S-образную форму. Значение S-образности формы кривой диссоциации оксигемоглобина – облегчение отдачи О 2 в тканях. Гипотеза о причина S-образности формы кривой диссоциации оксигемоглобина – каждая из 4 молекул О 2 , присоединяемых к гемоглобину, изменяет сродство образовавшегося комплекса к О 2 .

Кривая диссоциации оксигемоглобина смещается вправо (эффект Бора) при повышении температуры, повышении концентрации СО 2 в крови, при снижении рН. Смещение кривой вправо облегчает отдачу О 2 в тканях, смещение кривой влево облегчает связывание О 2 в легких.

5.3. Формы транспорта углекислого газа в крови

Растворенный в плазме СО 2 (12% СО 2).
Гидрокарбонатный ион (77% СО 2). Почти весь СО 2 в крови гидратируется с образованием угольной кислоты, которая немедленно диссоциирует с образованием протона и иона гидрокарбоната. Этот процесс может протекать как в плазме крови, так и в эритроците. В эритроците он протекает в 10 000 раз быстрее, так как в эритроците существует фермент карбоангидраза, катализирующий реакцию гидратации СО 2 .

СО 2 + Н 2 0 = Н 2 СО 3 = НСО 3 - + Н +

Карбоксигемоглобин (11% СО 2) – образуется в результате присоединения СО 2 к свободным аминогруппам белка гемоглобина.

Hb-NH 2 + CO 2 = Hb-NH-COOH = Nb-NH-COO - + H +

Увеличение концентрации СО 2 в крови приводит к повышению рН крови, так как гидратация СО 2 и его присоединение к гемоглобину сопровождается образованием Н + .

6. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

6.1. Иннервация дыхательных мышц

Регуляция работы дыхательной системы осуществляется путем контроля частоты дыхательных движений и глубины дыхательных движений (дыхательный объем).

Инспираторные и экспираторные мышцы иннервируются мотонейронами, располагающимися в передних рогах спинного мозга. Активность этих нейронов контролируется нисходящими влияниями продолговатого мозга и коры больших полушарий.

6.2. Механизм ритмогенеза дыхательных движений

В стволе мозге располагается нейронная сеть (центральный дыхательный механизм ), состоящая из 6 типов нейронов:

Инспираторные нейроны (ранние, полные, поздние, пост-) – активируются в фазу вдоха, аксоны этих нейронов не покидают пределов ствола мозга, образуя нейронную сеть.
Экспираторные нейроны – активируются в фазу выдоха, являются частью нейронной сети ствола мозга.
Бульбоспинальные инспираторные нейроны – нейроны ствола мозга, которые посылают свои аксоны к мотонейронам инспираторных мышц спинного мозга.

Ритмические изменение активности нейронной сети – ритмические изменения активности бульбоспинальных нейронов – ритмические изменения активности мотонейронов спинного мозга – ритмическое чередование сокращений и расслаблений инспираторных мышц – ритмическое чередование вдоха и выдоха.

6.3. Рецепторы дыхательной системы

Рецепторы растяжения – располагаются среди гладкомышечных элементов бронхов и бронхиол. Активируются при растяжении легких. Афферентные пути следуют в продолговатый мозг в составе блуждающего нерва.

Периферичекие хеморецепторы образуют скопления в области каротидного синуса (каротидные тельца) и дуги аорты (аортальные тельца). Активируются при снижении напряжения О 2 (гипоксический стимул), повышении напряжения СО 2 (гиперкапнический стимул) и повышении концентрации Н + . Афферентные пути следуют в дорзальную часть ствола мозга в составе IX пары черепно-мозговых нервов.

Центральные хеморецепторы расположены на вентральной поверхности ствола головного мозга. Активируются при увеличении концентрации СО 2 и Н + в спинномозговой жидкости.

Рецепторы дыхательных путей – возбуждаются при механическом раздражении частицами пыли и т.п.

6.4. Основные рефлексы дыхательной системы

Раздувание легких ® торможение вдоха. Рецептивное поле рефлекса – рецепторы растяжения легких.
Снижение [О 2 ], повышение [СО 2 ], повышение [Н + ] в крови или спинномозговой жидкости ® увеличение МОД. Рецептивное поле рефлекса – рецепторы растяжения легких.
Раздражение воздухоносных путей ® кашель, чихание. Рецептивное поле рефлекса – механорецепторы дыхательных путей.

6.5. Влияние гипоталамуса и коры

В гипоталамусе происходит интеграция сенсорной информации от всех систем организма. Нисходящие влияния гипоталамуса модулируют работу центрального дыхательного механизма исходя из нужд всего организма.

Кортикоспинальные связи коры обеспечивают возможность произвольного управления дыхательными движениями.

6.6. Схема функциональной системы дыхания

Похожая информация.