В медицине до сих пор работа сердечно-сосудистой системы описывается с позиции теории Уильяма Гарвея: кровеносное русло – это замкнутая система трубочек. При этом не принимается во внимание, что великий врач и основатель физиологии Гарвей еще не знал о существовании капилляров. Хотя именно благодаря проницаемым стенкам капилляров большой и малый круги кровообращения сообщаются с внеклеточной жидкостью и представляют вместе с ней единую жидкую среду организма. Новая теория кровообращения, которая учитывает роль капилляров, есть, и мы рассмотрим ее в этой главе.

Капилляры, их роль в циркуляции крови и обмене веществ в организме

Термин «капилляр» имеет латинское происхождение и переводится как «волосовидный». Эти мельчайшие (в 15 раз тоньше человеческого волоса) кровеносные сосуды пронизывают весь организм, составляя микроциркуляторное русло – важнейшую часть сердечно-сосудистой системы. Капилляры берут начало от артериол – мелких артерий. Каждая артериола распадается на один-два десятка капилляров, которые проникают во все ткани и органы, образуя взаимосвязанную систему, непосредственно контактирующую с клеточными стенками.

Капилляр – это трубка диаметром 5–10 мкм и длиной 0,5–1,0 мм из тонких полупроницаемых эндотелиальных клеток, прочно соединенных друг с другом межклеточным «цементом». Для обеспечения эффективного газообмена на всем протяжении капилляров в них отсутствует мышечный слой, а значит, эти сосуды не могут самостоятельно сокращаться. У рыб и лягушек капилляры наделены такой способностью, но в процессе эволюции человека мышечный слой капилляров был утрачен. Каждый капилляр имеет определенное строение: суженный артериальный отдел, расширенный переходный отдел и снова более узкая венозная часть, называемая коленом капилляра. И артериальное, и венозное сужение играют ту же роль, что и клапаны сердца.

Помимо кровеносных капилляров есть еще лимфатические, с более выраженной односторонней проницаемостью, а также синусоиды. Синусоиды – своеобразные капилляры селезенки, печени и надпочечников, представляющие собой карман со множеством ответвлений, образованный расширением участка сосуда. Важная их особенность – чрезвычайно замедленный кровоток, так как они выполняют функции емкости для хранения крови.

Обмен веществ на клеточном уровне зависит от работы капилляров, поскольку у организма нет других структур, доставляющих кислород и питательные вещества, а также очищающих его от продуктов распада. Удаление отходов жизнедеятельности клетки происходит через венулы – начальную часть венозной системы, образованную слиянием множества капилляров.

Упрощенно механизм работы капилляров можно описать так: их артериальная составляющая выделяет через стенки жидкую часть крови, а венозная – как губка впитывает межклеточную жидкость. Вся сложная система капиллярного русла работает как единый орган, изменяя кровоснабжение тканей в соответствии с их потребностями.

^{Капиллярная сеть}

Вещества перемещаются из крови в межклеточное пространство через истонченные участки оболочки сосудов (эндотелия) либо через находящиеся между ее клетками поры. Эндотелий состоит из клеток, наделенных особыми свойствами:

• они перерабатывают стареющие клетки крови, расщепляют красящие вещества, молекулы холестерина и других жировых веществ;

• принимают участие в синтезе белков крови, способствуют восстановлению окружающих тканей;

• служат одним из защитных барьеров на пути инфекций.

Эндотелиальные клетки капилляров работают как активные мембраны, через которые молекулы питательных веществ просачиваются под воздействием кровяного давления, когда сосуд сжимается. Продукты обмена из межклеточного пространства всасываются во время расширения капилляра.

В регуляции капиллярной сети многое остается загадкой для современной науки, изучены лишь наиболее явные из задействованных механизмов. В сосудистой стенке артериолы в точке, от которой ответвляются капилляры, расположено сфинктерное кольцо из мышечных клеток. От того, в каком оно положении – сжатом или расслабленном, зависит поступление крови в капилляр. Обычно в открытом (расслабленном) положении находится только небольшая часть сфинктеров; остальные являются резервом, который обеспечивает усиленное кровоснабжение тканей, когда в этом возникает потребность. Но было бы ошибкой считать капиллярную сеть статичной только из-за того, что в самих сосудах нет мышц. Периодически сокращаются гладкомышечные клетки, окружающие артериолы и капилляры. Возникающее при этом ритмичное прерывистое движение крови называется капиллярным пульсом. Есть свои периоды систолы и диастолы – сжатия и расширения, – не менее важные для кровообращения, чем сердечные.

^{Известные науке разновидности транспорта веществ через эндотелиальную оболочку капилляров (сверху вниз): через цитоплазму эндотелия, через истонченные участки эндотелиальных клеток и через просветы в стенке капилляров}

^{Капилляры несут питательные вещества и кислород к каждой клетке организма}

Пульсируя, капилляры способны изменять диаметр в 2–3 раза. Через сжатые сосуды проходит только плазма крови, без эритроцитов. Снабжение кислородом тканей возможно, лишь когда капилляр расширен. Но даже в этом состоянии его диаметр недостаточно велик для свободного тока крови. Ее клетки могут продвигаться по капиллярам очень медленно, в прямом смысле этого слова протискиваясь между узкими стенками сосудов. Эритроциты даже меняют округлую форму на вытянутую. Удлиненная форма эритроцитов и медленное течение крови способствуют увеличению площади контакта с клетками внутренней оболочки сосуда и переходу кислорода и питательных веществ в окружающие ткани.

^{Диаметр эритроцита может в три раза превышать диаметр капилляра. Чтобы продвинуться по нему, эритроциту приходится менять круглую форму на вытянутую}

Способность мелких сосудов менять свой диаметр в широких пределах – основа механизма регулирования кровяного давления. Расширение большей части капилляров приводит к снижению артериального давления, оно зависит именно от сопротивления сосудов току крови. При сужении капилляров уменьшается их просвет, ток крови замедляется и давление в артериолах, а затем и в артериях возрастает. О состоянии капилляров можно судить по давлению крови во время расслабления сердца (диастолы). При этом артериальное давление крови зависит только от сопротивления сосудов и в норме должно составлять 60–80 мм ртутного столба. Если давление слишком низкое, это показатель застоя в периферическом, удаленном от сердца отделе системы кровообращения. Если же давление высокое, значит, капилляры сжаты. При спазме капилляров, чтобы заставить кровь двигаться, сердцу приходится интенсивнее работать, преодолевая сопротивление сузившихся сосудов. Продолжительное высокое кровяное давление может привести к перегрузке сердца и развитию сердечной недостаточности.

Работа сердечно-сосудистой системы состоит из заданного сердцем ритма течения физиологических процессов и обеспечения капиллярами обмена веществ на клеточном уровне. Без последнего жизнедеятельность в живом организме протекать не может.

Капиллярное русло постоянно меняет свои очертания: одни капилляры возникают, другие исчезают. В этом есть глубокий смысл: таким образом организм регулирует питание тканей и органов, не допуская лишнего расхода энергии на содержание не нужных в данный момент сосудов. В отличие от капилляров более крупные сосуды – артерии и вены – относятся к анатомически неподвижным структурам: в их задачу входит исключительно транспортировка крови, тогда как функциями, регулирующими обмен, наделены именно капилляры.

Внутренняя полость капилляров выстлана эндотелиальными клетками, способными изменять свою форму. Именно с этим свойством связано исчезновение капилляров в тех местах, где они больше не нужны. Наполненные кровью капилляры состоят из уплощенных клеток эндотелия. Если же они долгое время бездействуют из-за того, что доступ крови перекрыт прекапиллярным сфинктером, клетки принимают округлую форму с многочисленными выступами. Постепенно выступы увеличиваются в размерах, смыкаются друг с другом, и на месте капилляра возникает тот или иной тип соединительной ткани.

Парадокс капилляров в том, что, с одной стороны, они очень маленькие (на кусочке живой ткани размером с булавочную головку может разместиться до 700 капилляров), с другой – их очень много, они занимают огромную площадь. По сути, это один из наиболее крупных органов человека.

На этом огромном пространстве постоянно идет обмен вещества и энергии. Молекулы питательных веществ непрерывным потоком поступают из крови в межклеточную жидкость, откуда их получают мышечные, нервные и другие клетки организма. Одновременно из клеток удаляются токсичные продукты обмена. Небольшая часть из них попадает в кровеносные капилляры, но большинство «отходов» организма поступает в лимфатическую систему через лимфатические капилляры. Этот вид капилляров содержит тканевую жидкость (лимфу), лишенную форменных элементов (эритроцитов, тромбоцитов). Лимфатические капилляры начинаются в межтканевом пространстве, затем сливаются в более крупные, создавая сосудистую сеть лимфатической системы. Особенность стенок лимфатических капилляров – в их односторонней проницаемости: вещества проникают только внутрь сосуда, после чего им предстоит пройти очистительные процедуры во множестве лимфатических узлов и лишь после этого попасть в венозную систему.

В организме существуют капилляры со специфическими функциями – это капиллярная сеть альвеол легких, в которых кровь освобождается от углекислого газа и обогащается кислородом, а также капилляры печени и почек, через которые утилизируются основные продукты обмена. Здоровье и правильная работа всех систем органов и тканей живого организма в первую очередь зависят от состояния капилляров.

^{Слева – лимфатический капилляр в норме, справа – наполненный продуктами распада}

Капилляры четко реагируют на изменение физиологического состояния. Например, у спящего человека менее интенсивный кровоток, чем у бодрствующего, за счет того что основная масса крови (50 – ) находится в запасающих органах: селезенке, печени, легких, сосудах кожи. На время сна многие капилляры запустевают и временно выключаются из кровообращения. Но стоит появиться физической или эмоциональной нагрузке, как в мельчайших сосудах кровоток усиливается. Капиллярная сеть – один из важнейших инструментов для поддержания равновесия в организме, который позволяет приспосабливаться к изменяющимся потребностям живых тканей.

Таким образом, от состояния капилляров зависят питание всех тканей организма, дыхание и циркуляция внеклеточных жидкостей, то есть жизнь и здоровье человека. Даже сердце и крупные кровеносные сосуды погибнут, если их лишить собственной капиллярной сети. Удивительно, но современная медицина, признавая все эти факты, практически не уделяет внимания оздоровлению капилляров. Лишь офтальмологи[1] и натуропаты понимают всю важность процессов, происходящих на клеточном уровне.

Последствия нарушения работы микроциркуляторного русла

Патологические состояния мельчайших сосудов выдающийся врач XIX века А. С. Залманов называл капилляропатиями. Именно они, считал исследователь, ответственны за любое нарушение в работе органов тела. Даже старческие изменения начинаются с функциональных и анатомических патологий капилляров. Первый признак старения – понижение уровня обмена веществ в клетках внутреннего слоя капиллярных сосудов и возникающая из-за этого потеря ими способности обеспечивать полноценное питание тканей и своевременно выводить токсины из организма.

^{Старение начинается с нарушения микроциркуляции крови}

Изучение капилляров стареющего тела показало, что клетки эндотелия утрачивают свою форму, хаотически наползают друг на друга, между ними появляются значительные промежутки, из-за которых капилляры становятся более проницаемыми, а жидкая часть крови легко проникает в ткани, вызывая их отек. Одновременно на других участках происходит возрастное уплотнение стенок капилляров, снижающее их эластичность и проницаемость и увеличивающее хрупкость. Из-за этого утрачивается эффективность кровоснабжения, в тканях скапливаются продукты обмена, результатом чего и становятся всевозможные старческие болезни. Замедляется кровоток, сосуды уже не в силах обеспечивать интенсивное кровоснабжение тканей при умственной или физической работе, и это неизбежно приводит к снижению работоспособности.

^{Слева – кожа молодого человека, справа – кожа, утратившая эластичность из-за запустения капилляров}

Стареют капилляры кожи, она теряет свою эластичность, снижаются ее защитные функции, появляются хронические незаживающие язвы и дерматиты. Изучение мельчайших сосудов человека показало, что уже с 40–50 лет начинает сокращаться количество активно функционирующих капилляров в организме. Это приводит к потере содержания жидкости в тканях, отрицательно влияющей на общее состояние здоровья.

Факт

Тело новорожденного состоит из жидкости на 70–80 %, взрослого человека – на 60 %, а в стареющем организме ее содержание около 50 %.

Потеря организмом жидкости приводит к атеросклерозу, артрозу, стенокардии, гипертонии и другим возрастным заболеваниям. Утешает тот факт, что старению организма можно противостоять, и основные методы борьбы с дряхлостью должны быть направлены на оздоровление капилляров и поддержание их функционирования.

Но не только старение сопровождается расстройством правильной работы капилляров, практически все известные болезни имеют в основе нарушение микроциркуляции крови. А значит, и лечение всех без исключения заболеваний будет более эффективным при нормализации работы самых маленьких сосудов организма. Даже инфекционные болезни сопровождаются застойными явлениями в капиллярах пораженного органа, и восстановление капиллярного кровотока способствует естественному очищению организма от патогенной микрофлоры (исключение – острые лихорадочные состояния, при которых замедление кровотока – защитная реакция, останавливающая распространение микроорганизмов).

Наиболее распространенные нарушения местного кровообращения – артериальная и венозная гиперемия и ишемия. Причинами сбоев в работе сети капилляров становятся заболевания отдельных органов или систем организма и нарушение нервной и гормональной регуляции кровотока. Поэтому проблемы капилляров требуют внимательного отношения и подробного изучения механизмов нарушения их работы.

Артериальная гиперемия – чрезмерное наполнение кровью ткани или органа, вызванное притоком крови по расширенным артериям и открытым резервным капиллярам. Артериальная гиперемия может быть нормой, если приток крови к органу отвечает его увеличившимся потребностям при физических нагрузках или после приема пищи. Нельзя также назвать нарушением рефлекторный прилив крови к коже лица при сильных эмоциях.

При артериальной гиперемии наблюдаются следующие изменения в работе капиллярного русла:

• расширяются артериальные капилляры;

• ускоряется движение крови по капиллярам;

• увеличивается количество протекающей крови;

• возрастает давление крови внутри сосудов;

• вовлекаются в работу резервные капилляры;

• ускоряются образование и ток лимфы;

• уменьшается разница в содержании кислорода в артериях и венах.

^{Расширенный капилляр при артериальной гиперемии}

Внешне гиперемированный участок выглядит покрасневшим из-за расширения капилляров, увеличения их количества и повышенного содержания оксигемоглобина в венозной крови. Оксигемоглобин – это гемоглобин с кислородом, придающий артериальной крови ярко-красный цвет и совершенно не характерный для венозного кровотока. Слегка повышается местная температура, так как обменные процессы в участке покраснения ускоряются. Ткань в области усиленного притока крови напряженная, поскольку давление на сосуды увеличено. Иногда капилляры разрываются, возникают гематомы (кровоизлияния с образованием наполненной кровью полости) и внутренние кровотечения.

Венозная гиперемия – повышенное кровенаполнение органа или ткани из-за нарушения оттока крови по венозным капиллярам и венам. Она может быть вызвана нарушением работы сердца или закрытием просвета вен тромбом либо частицей, принесенной с током крови, перекрытием вен рубцовой тканью, опухолью, отеком или жгутом.

^{Застойное переполнение капилляров кровью}

В капиллярном русле происходят следующие изменения:

• расширяются капилляры и венулы (мелкие кровеносные сосуды, обеспечивающие отток обедненной кислородом крови из капилляров в вены);

• капиллярный кровоток замедляется иногда до полной остановки;

• увеличивается давление крови на стенки сосудов;

• повышается проницаемость стенок капилляров и пропитывание жидкостью окружающих тканей;

• отечная жидкость сдавливает клетки, вызывая в них нарушение обменных процессов вплоть до отмирания;

• нарушается лимфообращение;

• уменьшается количество кислорода в венозной крови.

Обычно застойные явления в капиллярах связаны со скоплением в их просвете шлаков, препятствующих движению клеток крови. При остановке кровотока гибнут лейкоциты и эритроциты и продукты распада отравляют окружающие ткани. Если вспомнить, что большая часть циркулирующей крови находится в капиллярах, становится понятно, каков может быть масштаб самоотравления организма при нарушении их проходимости.

Примером венозной гиперемии может служить застой кровотока в мельчайших сосудах матки, органов брюшной полости и кожи при эклампсии (судорожной болезни беременных или кормящих). Застой в капиллярах наблюдается и при всех болезнях опорно-двигательного аппарата, не связанных с травмой (мышечной дистрофии, артрите, артрозе). Застоем крови в капиллярах сопровождаются детский церебральный паралич, инсульт сосудов головного мозга и стенокардия. Широко распространенная в наше время варикозная болезнь также начинается с замедления движения крови в венозных участках капилляров.

Ишемия – недостаточное кровоснабжение ткани или органа из-за прекращения притока артериальной крови.

^{Вверху – здоровый капилляр, в середине и внизу – различные степени ишемии}

При ишемии происходят следующие изменения в капиллярном русле:

• сужаются артериальные сосуды;

• замедляется или останавливается движение крови по капиллярам;

• снижается количество рабочих капилляров;

• падает давление крови внутри сосудов;

• в зоне ишемии снижаются обмен веществ и количество кислорода.

Внешне участок подверженного ишемии органа бледнее, местная температура снижена, и объем тканей меньше. В области ишемии возникает боль, обусловленная раздражением рецепторов токсичными продуктами обмена. Течение заболевания зависит от степени развития дополнительных, резервных сосудов. Если резервное кровообращение способно заменить сосуды с нарушенной проходимостью, питание ткани восстанавливается и организм заживляет нанесенные ему повреждения. Если же сеть дополнительных сосудов на этом участке неразвита, последствия ишемии могут быть самыми плачевными, классический пример – инфаркт миокарда.

Факт

Головокружение, тошнота, бледность кожи лица часто бывают вызваны резким спазмом капилляров органа равновесия – ушного лабиринта – или мельчайших сосудов головного мозга. Спастическое сужение капилляров желудка или двенадцатиперстной кишки приводит к недостаточному питанию участков слизистой и подслизистой оболочек этих органов, поэтому на них образуются очаги омертвения (некроза). При небольших по размеру и расположенных далеко друг от друга очагах некроза может возникнуть гастрит (воспаление желудка), а при слиянии нескольких небольших некротических очагов есть вероятность образования язвы.

Возникновение геморрагического нефрита также сопровождается спазмом большей части почечных капилляров.

Механизм нарушений, возникающих при спастическом состоянии капилляров, прост: маленький просвет сосуда не позволяет проходить эритроцитам, из-за чего развивается кислородное голодание окружающих клеток. Одновременно продукты обмена, не выведенные с током крови, накапливаются в клетках, вызывая их отравление и гибель.

^{Бледный участок ткани – с нарушенным кровообращением}

Большое внимание ишемическому состоянию капилляров уделяют офтальмологи. Так, современные исследователи Т. О. Елисеева и А. В. Свирин с Кафедры глазных болезней и из проблемной научно-исследовательской лаборатории «Микрохирургия глаза» Российского государственного медицинского университета в своих работах отмечают, что «риск развития ишемических состояний глаза обусловлен анатомическими особенностями микроциркуляторного русла». Дело в том, что кровоснабжение глазного яблока обеспечивается одной-единственной глазной артерией и ее ветвями, резервные кровеносные сосуды отсутствуют, поэтому последствия прекращения кровотока особенно губительны для органов зрения.

Нарушения работы капилляров приводят к недостаточному кровотоку в сосудах, питающих зрительный нерв или сетчатку глаза, а значит, к ослаблению или полной потере зрения и инвалидности. А ведь именно ишемия (наряду с артериальной, венозной гиперемией и стазом) – наиболее часто встречающаяся форма патологии регионального кровообращения. Чаще всего работа местных капилляров нарушается у людей с общими патологиями тканевого обмена, возникающими при гипертонии, сахарном диабете, атеросклерозе и ишемической болезни сердца.