Сердечно-сосудистая система человека настолько сложна, что одно только схематичное описание функциональных особенностей всех её составляющих – тема для нескольких научных трактатов. В этом материале предложены сжатые сведения о строении и функциях сердца человека, дающие возможность получить общее представление о том, насколько незаменим этот орган.

Физиология и анатомия сердечно-сосудистой системы человека

Анатомически сердечносо-судистая система человека состоит из сердца, артерий, капилляров, вен и выполняет три основные функции:

• транспортировку питательных веществ, газов, гормонов и продуктов метаболизма к клеткам и из клеток;
• регуляцию температуры тела;
• защиту от вторгающихся микроорганизмов и чужеродных клеток.

Эти функции сердечно-сосудистой системы человека непосредственно выполняются жидкостями, циркулирующими в системе, — кровью и лимфой. (Лимфа — прозрачная водянистая жидкость, содержащая белые клетки крови и находящаяся в лимфатических сосудах.)

Физиология сердечно-сосудистой системы человека образована двумя родственными структурами:

• Первая структура сердечон-сосудистой системы человека включает: сердце, артерии, капилляры и вены, которые обеспечивают замкнутый круговорот крови.
• Вторая структура сердечно-сосудистой системы состоит из: сети капилляров и протоков, впадающих в венозную систему.

Строение, работа и функции сердца человека

Сердце — это мышечный орган, нагнетающий кровь через систему полостей (камер) и клапанов в распределительную сеть, называемую системой кровообращения.

Начать рассказ о строении и работе сердца следует с определения его месторасположения. У человека сердце расположено вблизи центра грудной полости. Оно состоит в основном из прочной эластичной ткани — сердечной мышцы (миокарда), которая на протяжении всей жизни ритмически сокращается, посылая кровь через артерии и капилляры к тканям организма. Говоря о строении и функциях сердечно-сосудистой системы человека, стоит отметить, что основным показателем работы сердца является то количество крови, которое оно должно перекачивать за 1 минуту. При каждом сокращении сердце выбрасывает около 60-75 мл крови, а за минуту (при средней частоте сокращений 70 в минуту) —4—5 л, т. е. 300 л в час, 7200 л в сутки.

Помимо того что работа сердца и кругов кровообращения поддерживает устойчивый, нормальный кровоток, этот орган быстро приспосабливается и адаптируется к постоянно меняющимся потребностям организма. К примеру, в состоянии активности сердце нагнетает больше крови и меньше — в состоянии покоя. Когда взрослый человек находится в состоянии покоя, сердце совершает от 60 до 80 сокращений в минуту.

При физической нагрузке, в момент стресса или возбуждения ритм и частота сердечных сокращений может возрастать до 200 ударов в минуту. Без системы органов кровообращения человека функционирование организма невозможно, и сердце как его «мотор» представляет собой жизненно важный орган.

При остановке или резком ослаблении ритма сердечных сокращений смерть наступает уже через несколько минут.

Сердечено-сосудистая система органов кровообращения человека: из чего состоит сердце

Итак, из чего состоит сердце человека и что такое сердцебиение?

В строение сердца человека входит несколько структур: стенок, перегородок, клапанов, проводящей системы и системы кровоснабжения. Оно разделяется перегородками на четыре камеры, которые заполняются кровью не одновременно. Две нижние толстостенные камеры в строении сердечно сосудистой системы человека — желудочки — играют роль нагнетающего насоса. Они получают кровь из верхних камер и, сокращаясь, направляют ее в артерии. Сокращения предсердий и желудочков и создают то, что называют сердцебиениями.

Сокращение левого и правого предсердий

Две верхние камеры — предсердия. Это тонкостенные резервуары, которые легко растягиваются, вмещая в интервалах между сокращениями поступающую из вен кровь. Стенки и перегородки составляют мышечную основу четырех камер сердца. Мышцы камер расположены таким образом, что при их сокращении кровь буквально выбрасывается из сердца. Притекающая венозная кровь поступает в правое предсердие сердца, проходит через трехстворчатый клапан в правый желудочек, откуда попадает в легочную артерию, пройдя через ее полулунные клапаны, и далее в легкие. Таким образом, правая часть сердца получает кровь от тела и прокачивает ее в легкие.

Кровь в сердечно-сосудистой системе организма человека, возвращающаяся из легких, поступает в левое предсердие сердца, проходит через двухстворчатый, или митральный, клапан и попадает в левый желудочек, из которого проталкивается в аорту, прижимая к ее стенке аортальные полулунные клапаны. Таким образом, левая часть сердца получает кровь из легких и прокачивает ее в тело.

Сердечно-сосудистая система человека включает клапаны сердца и легочный ствол

Клапаны представляют собой соединительнотканные складки, которые допускают ток крови только в одном направлении. Четыре сердечных клапана (трехстворчатый, легочный, двухстворчатый, или митральный, и аортальный) выполняют роль «дверцы» между камерами, открывающейся в одну сторону. Работа сердечных клапанов способствуют продвижению крови вперед и препятствуют ее движению в обратном направлении. Трехстворчатый клапан расположен между правым предсердием и правым желудочком. Само название этого клапана в анатомии сердечно-сосудистой системы человека говорит о его строении. При открытии этого клапана сердца человека кровь переходит из правого предсердия в правый желудочек. Он предотвращает обратный ток крови в предсердие, закрываясь во время сокращения желудочка. При закрытом трехстворчатом клапане кровь в правом желудочке находит выход только в легочный ствол.

Легочный ствол делится на левую и правую легочные артерии, которые идут соответственно в левое и правое легкое. Вход в легочный ствол закрывается легочным клапаном. Этот орган сердечно-сосудистой системы человека состоит из трех створок, которые открыты при сокращении правого желудочка сердца и закрыты в момент его расслабления. Анатомо-физиологические особенности сердечно-сосудистой системы человека таковы, что легочный клапан позволяет крови попадать из правого желудочка в легочные артерии, но предотвращает обратный ток крови из легочных артерий в правый желудочек.

Работа двустворчатого сердечного клапана при сокращении предсердия и желудочков

Двухстворчатый, или митральный, клапан регулирует ток крови из левого предсердия в левый желудочек. Как и трехстворчатый клапан, он закрывается в момент сокращения левого желудочка. Аортальный клапан состоит из трех створок и закрывает собой вход в аорту. Этот клапан пропускает кровь из левого желудочка в момент его сокращения и препятствует обратному току крови из аорты в левый желудочек в момент расслабления последнего. Лепестки здорового клапана представляют собой тонкую, гибкую ткань совершенной формы. Они открываются и закрываются, когда сердце сокращается или расслабляется.

В случае дефекта (порока) клапанов, ведущего к их неполному смыканию, возникает обратный ток некоторого количества крови через поврежденный клапан при каждом мышечном сокращении. Эти дефекты могут быть как врожденными, так и приобретенными. Наиболее подвержены изменениям митральные клапаны.

Левый и правый отделы сердца (состоящие из предсердия и желудочка каждый) изолированы друг от друга. Правый отдел получает бедную кислородом кровь, оттекающую от тканей организма, и направляет ее в легкие. Левый отдел получает насыщенную кислородом кровь из легких и направляет ее к тканям всего тела.

Левый желудочек намного толще и массивнее других камер сердца, поскольку выполняет самую тяжелую работу — нагнетание крови в большой круг кровообращения: обычно толщина его стенок немногим меньше 1,5 см.

Сердце окружено околосердечной сумкой (перикардом), содержащей перикардиальную жидкость. Эта сумка позволяет сердцу свободно сокращаться и расширяться. Перикард прочен, он состоит из соединительной ткани и имеет двухслойную структуру. Перикардиальная жидкость содержится между слоями перикарда и, действуя как смазка, позволяет им свободно скользить друг по другу при расширении и сокращении сердца.

Цикл сердечных сокращений: фазы, ритм и частота

Сердце имеет строго определенную последовательность сокращения (систолы) и расслабления (диастолы), называемую сердечным циклом. Поскольку длительность систолы и диастолы одинакова, половину времени цикла сердце находится в расслабленном состоянии.

Сердечная деятельность регулируется тремя факторами:

• сердцу присуща способность к спонтанным ритмическим сокращениям (так называемый автоматизм);
• частота сердечных сокращений определяется главным образом иннервирующей сердце вегетативной нервной системой;
• гармоничное сокращение предсердий и желудочков координируется проводящей системой, состоящей из многочисленных нервных и мышечных волокон и расположенной в стенках сердца.

Выполнение сердцем функций по «сбору» и перекачиванию крови зависит от ритма движения крошечных импульсов, поступающих из верхней камеры сердца в нижнюю. Эти импульсы распространяются по проводящей системе сердца, которая задает необходимую частоту, равномерность и синхронность сокращений предсердий и желудочков в соответствии с потребностями организма.

Последовательность сокращений камер сердца называют сердечным циклом. За время цикла каждая из четырех камер проходит такую фазу сердечного цикла, как сокращение (систола), и фазу расслабления (диастолы).

Первыми происходит сокращение предсердий: вначале правое, почти сразу же за ним левое. Эти сокращения обеспечивают быстрое заполнение кровью расслабленных желудочков. Затем сокращаются желудочки, с силой выталкивающие содержащуюся в них кровь. В это время предсердия расслабляются и заполняются кровью из вен.

Одна из наиболее характерных особенностей сердечно-сосудистой системы человека — способность сердца к регулярным спонтанным сокращениям, не требующим внешнего пускового механизма типа нервной стимуляции.

Сердечная мышца приводится в движение электрическими импульсами, возникающими в самом сердце. Их источником служит небольшая группа специфических мышечных клеток в стенке правого предсердия. Они образуют поверхностную структуру длиной примерно 15 мм, которая носит название синоатриального, или синусного, узла. Он не только инициирует сердцебиения, но и определяет их исходную частоту, сохраняющуюся постоянной в отсутствие химических или нервных воздействий. Это анатомическое образование контролирует и регулирует сердечный ритм в соответствии с активностью организма, временем суток и многими другими факторами, влияющими на человека. В естественном состоянии ритма сердца возникают электрические импульсы, которые проходят через предсердия, заставляя их сокращаться, к предсердно-желудочковому узлу, расположенному на границе предсердий и желудочков.

Затем возбуждение по проводящим тканям распространяется в желудочках, вызывая их сокращение. После этого сердце отдыхает до следующего импульса, с которого начинается новый цикл. Возникающие в водителе ритма импульсы волнообразно распространяются по мышечным стенкам обоих предсердий, вызывая их практически одновременное сокращение. Эти импульсы могут распространяться только по мышцам. Поэтому в центральной части сердца между предсердиями и желудочками находится мышечный пучок, так называемая атриовентрикулярная проводящая система. Ее начальная часть, в которую поступает импульс, называется АВ-узлом. По нему импульс распространяется очень медленно, так что между возникновением импульса в синусном узле и его распространением по желудочкам проходит около 0,2 секунды. Именно эта задержка и позволяет крови поступать из предсердий в желудочки, пока последние остаются еще расслабленными. Из АВ-узла импульс быстро распространяется вниз по проводящим волокнам, образующим, так называемый пучок Гиса.

Правильность работы сердца, его ритм можно проверить, положив руку на сердце или измерив, пульс.

Показатели работы сердца: частота и сила сердечных сокращений

Регуляция сердечных сокращений. Сердце взрослого человека обычно сокращается с частотой 60-90 раз в минуту. У детей частота и сила сердечных сокращений выше: у младенцев — примерно 120, а у детей до 12 лет— 100 ударов в минуту. Это лишь средние показатели работы сердца, и в зависимости от условий (например, от физической или психоэмоциональной нагрузки и пр.) цикл сердечных сокращений может очень быстро меняться.

Сердце обильно снабжено нервами, регулирующими частоту его сокращений. Регуляция сердечных сокращений при сильных эмоциях, например возбуждении или страхе, усиливается, так как увеличивается поступление в сердце импульсов, идущих из мозга.

Важную роль в работе сердца играют и физиологические изменения.

Так, возрастание концентрации углекислоты в крови, наряду со снижением содержания кислорода, вызывает мощную стимуляцию сердца.

Переполнение кровью (сильное растяжение) определенных участков сосудистого русла оказывает противоположное действие, что приводит к замедлению сердцебиений. Физические нагрузки тоже повышают частоту сердечных сокращений вплоть до 200 в минуту и более. Ряд факторов влияют на работу сердца непосредственно, без участия нервной системы. Например, повышение температуры тела ускоряет ритм сердечных сокращений, а снижение замедляет его.

Некоторые гормоны, такие как адреналин и тироксин, тоже оказывают прямой эффект и, поступая в сердце с кровью, увеличивают частоту сердцебиений. Регуляция силы и частоты сердечных сокращений — очень сложный процесс, в котором взаимодействуют многочисленные факторы. Одни влияют на сердце прямо, другие действуют опосредованно — через различные уровни центральной нервной системы. Мозг обеспечивает координацию этих влияний на работу сердца с функциональным состоянием остальных отделов системы.

Работа сердца и круги кровообращения

Кровеносная система человека, кроме сердца, включает в себя разнообразные кровеносные сосуды:

• Сосуды представляют собой систему полых эластичных трубок различного строения, диаметра и механических свойств, заполненных кровью. В зависимости от направления движения крови сосуды делятся на артерии, по которым кровь отводится от сердца и поступает к органам, и вены — сосуды, кровь в которых течет по направлению к сердцу.
• Между артериями и венами находится микроциркуляторное русло, формирующее периферическую часть сердечнососудистой системы. Микроциркуляторное русло представляет собой систему мелких сосудов, включающую артериолы, капилляры, венулы.
• Артериолы и венулы представляют собой мелкие разветвления соответственно артерий и вен. Приближаясь к сердцу, вены снова сливаются, образуя более крупные сосуды. Артерии имеют большой диаметр и толстые эластичные стенки, выдерживающие очень высокое давление крови. В отличие от артерий вены имеют более тонкие стенки, которые содержат меньше мышечной и эластичной ткани.
• Капилляры — это самые мелкие кровеносные сосуды, которые соединяют артериолы с венулами. Благодаря очень тонкой стенке капилляров в них происходит обмен питательными и другими веществами (такими, как кислород и углекислый газ) между кровью и клетками различных тканей. В зависимости от потребности в кислороде и других питательных веществах разные ткани имеют разное количество капилляров.

Такие ткани, как мышцы, потребляют большое количество кислорода и поэтому имеют густую сеть капилляров. С другой стороны, ткани с медленным обменом веществ (такие, как эпидермис и роговица) вообще не содержат капилляров. Человек и все позвоночные животные имеют замкнутую кровеносную систему.

Сердечнососудистая система человека образует два соединенных последовательно круга кровообращения: большой и малый.

Большой круг кровообращения обеспечивает кровью все органы и ткани. Он начинается в левом желудочке, откуда выходит аорта, а заканчивается в правом предсердии, куда впадают полые вены.

Малый круг кровообращения ограничен циркуляцией крови в легких, здесь происходит обогащение крови кислородом и выведение углекислого газа. Он начинается правым желудочком, из которого выходит легочный ствол, а заканчивается левым предсердием, в которое впадают легочные вены.

Органы сердечно сосудистой системы человека и кровоснабжение сердца

Сердце имеет и собственное кровоснабжение: особые ветви аорты (коронарные артерии) снабжают его насыщенной кислородом кровью.

Хотя через камеры сердца проходит огромное количество крови, само сердце ничего не извлекает из нее для «собственного питания». Потребности сердца и кругов кровообращения обеспечиваются коронарными артериями — специальной системой сосудов, по которым сердечная мышца непосредственно получает примерно 10% всей прокачиваемой ею крови.

Состояние коронарных артерий имеет важнейшее значение для нормальной работы сердца и его кровоснабжения: в них нередко развивается процесс постепенного сужения (стеноз), который при перенапряжении вызывает загрудинные боли и приводит к сердечному приступу.

Две коронарные артерии, диаметром 0,3-0,6 см каждая, представляют собой первые ответвления аорты, отходящие от нее примерно на 1 см выше аортального клапана.

Левая коронарная артерия почти сразу же делится на две крупные ветви, одна из которых (передняя нисходящая ветвь) проходит по передней поверхности сердца к его верхушке.

Вторая ветвь (огибающая) располагается в желобке между левым предсердием и левым желудочком. Вместе с правой коронарной артерией, лежащей в желобке между правым предсердием и правым желудочком, она, как корона, огибает сердце. Отсюда и название — «коронарные».

От крупных коронарных сосудов сердечно-сосудистой системы человека отходят меньшие веточки, которые проникают в толщу сердечной мышцы, снабжая ее питательными веществами и кислородом.

При повышении давления в коронарных артериях и увеличении работы сердца кровоток в коронарных артериях возрастает. Недостаток кислорода также приводит к резкому возрастанию коронарного кровотока.

Артериальное давление поддерживается ритмичными сокращениями сердца, которое исполняет роль насоса, накачивающего кровь в сосуды большого круга кровообращения. Стенки некоторых сосудов (так называемые резистивные сосуды — артериолы и прекапилляры) снабжены мышечными структурами, которые могут сокращаться и, следовательно, суживать просвет сосуда. Это создает сопротивление току крови в ткани, и она скапливается в общем кровотоке, повышая системное давление.

Роль сердца в формировании артериального давления определяется, таким образом, количеством крови, которое оно выбрасывает в сосудистое русло в единицу времени. Это количество определяют термином «сердечный выброс», или «минутный объем сердца». Роль резистивных сосудов определяют как общее периферическое сопротивление, которое зависит главным образом от радиуса просвета сосудов (а именно артериол), т. е. от степени их сужения, а также от длины сосудов и вязкости крови.

При увеличении количества крови, выбрасываемого сердцем в сосудистое русло, давление увеличивается. Чтобы сохранить адекватный уровень артериального давления, происходит расслабление гладкой мускулатуры резистивных сосудов, их просвет увеличивается (т. е. уменьшается общее периферическое сопротивление), кровь идет в периферические ткани, а системное артериальное давление снижается. И, наоборот, при повышении общего периферического сопротивления происходит снижение минутного объема.