. История развития представлений о функционировании сердечно-сосудистой системы. Эволюция сердечно-сосудистой системы.

История. Эрасзистрат (3 в. до н. э.) считал, что артерии несут тканям воздух. Отсюда и название «артерия» (греч. аег – воздух, tereo – содержу, храню). Это положение развил основоположник экспериментальной медицины Гален (2 в. н.э.), считавший, что кровь образуется в печени из пищи, которая после обработки в желудке и кишечнике переходит в печень по протокам; далее кровь из печени разносится по венам ко всем частям тела, где и потребляется. Согласно Галену, часть крови поступает в правый желудочек, затем через отверстия перегородки переходит в левый желудочек – наличие крови в нем Гален доказал с помощью пункции. В левом желудочке кровь смешивается с воздухом, поступающим из легких, а затем разносится по артериям во все органы тела, в мозг. В мозге кровь превращается в «животный дух», необходимый для движения каждой части тела.

Ибн-аль-Нафиз (13 в.) первый пришел к заключению, что вся кровь из правого желудочка проходит через сосуды легких и возвращается в левое сердце. М. Сервет (1509-1553) описал малый круг кровообращения. Он, в частности, установил, что кровь к легкому идет по сосуду (легочной артерии), диаметр которого равен диаметру аорты, причем по артериям течет венозная кровь, которая в легких освобождается от «сажи».

Открыл кровообращение в организме У. Га р в е й (1628). В своей работе «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных» он с безупречной логикой опроверг господствовавшую в течение более 1400 лет доктрину Галена. Измерив у овцы величину систолического объема крови, частоту сокращений сердца в минуту и общее количество крови, Гарвей утверждал: «Во всем теле крови не больше 4 фунтов, как я убедился в этом на овце». Он подсчитал, что за 1,5-2 мин вся кровь должна пройти через сердце, а в течение 30 мин через сердце должно пройти количество крови, равное массе тела животного. Столь быстрое и непрерывное производство крови в организме невозможно. Гарвей в своих рассуждениях допускал возврат одной и той же крови к сердцу через посредство замкнутого цикла. Замкнутость круга кровообращения он объяснил прямым соединением артерий и вен через посредство мельчайших трубочек (капилляров), которые были открыты М. Мальпиги (1661) спустя 4 года после смерти Гарвея. Замкнутая система кровообращения, по Гарвею, имеет два круга – большой и малый (легочный), соединенные между собой через сердце. Малый круг кровообращения осуществляет контакт с внешней средой, большой – с органами и тканями организма.

Эволюция. Эволюция кровеносной системы животных развивалась в двух направлениях:

1.Переход от замкнутой кровеносной системы без сердца (у кольчатых червей) к незамкнутой кровеносной системе с сердцем (у моллюсков и членистоногих).

2.Переход от замкнутой кровеносной системы без сердца (кольчатых червей и низших хордовых) к замкнутой кровеносной системе с сердцем на брюшной стороне (у высших хордовых).

Впервые кровеносная система возникает у кольчатых червей. Она замкнутого типа, но у всех последующих беспозвоночных кровеносная система незамкнутая. Главными сосудами являются брюшной и спинной, которые связаны между собой кольцевыми сосудами. От главных сосудов отходят мелкие сосуды к стенкам тела. Движение крови происходит в определенном направлении – по спинной стороне кровь направляется вперед к головному концу, а по брюшной назад за счет пульсации спинного и кольцевых сосудов.

У членистоногих кровеносная система незамкнутая. Спинной сосуд разделен и образует своеобразные камеры – сердца с клапанами. При сокращении сердец кровь поступает в артерии, оттуда в полости между органами, затем в околосердечную полость и через парные отверстия попадает в сердце.

У моллюсков кровеносная система незамкнутая, но имеются артериальные и венозные сосуды. Сердце состоит их двух предсердий и одного желудочка.

У хордовых кровеносная система всегда замкнутая. Кровеносная система низших хордовых (головохордовых) близка к таковой кольчатых червей. У ланцетника один круг кровообращения. Сердца нет, его функцию выполняет брюшная аорта. Кровь бесцветная, не содержит форменных элементов и пигментов. Артериальная система: основными сосудами являются брюшная и спинная аорты, жаберные артерии (около 100 пар). Венозная система представлена передними и задними кардинальными венами, несущими кровь от передней и задней частей тела, а также подкишечной веной, несущей кровь от внутренних органов. Подкишечная вена, достигнув печеночного выроста, распадается на капилляры, образуя воротную систему печеночного выроста. Далее кровь по печеночной вене поступает в венозный синус, откуда начинается брюшная аорта.

В дальнейшем у позвоночных животных усложнение кровеносной системы связано с появлением сердца. В процессе эволюции сердце позвоночных усложнялось от двухкамерного у рыб к трехкамерному у амфибий и рептилий и далее к четырехкамерному у птиц и млекопитающих.

У всех низших позвоночных только один круг кровообращения, у наземных позвоночных два круга кровообращения – большой (туловищный) и малый (легочной). У птиц и млекопитающих произошло полное разделение артериального и венозного потоков крови.

Рассмотрим эволюцию кровеносной системы позвоночных животных по классам. У первичноводных позвоночных (круглоротых, хрящевых и костных рыб) сердце двухкамерное и состоит из предсердия и желудочка (впервые оно возникает у круглоротых). В сердце только венозная кровь и один круг кровообращения, в котором артериальная и венозная кровь не смешиваются. Круговорот крови сходен с ланцетником. Венозная кровь из сердца поступает в брюшную аорту, а из нее в жаберные артерии, где кровь насыщается кислородом и направляется ко всем органам. Or органов кровь собирается в передние и задние кардинальные вены, брюшную иену и поступает в предсердие.

Дальнейшее усложнение кровеносной системы происходит у наземных позвоночных, что связано с развитием легочного дыхания. Сердце стало получать не только венозную, но и артериальную кровь.

Класс земноводные. У личинок кровеносная система устроена по принципу рыб. У взрослых амфибий сердце трехкамерное (два предсердия и один желудочек), два круга кровообращения, но они еще не полностью разобщены, в желудочке смешанная кровь. Кровообращение начинается от желудочка общим артериальным стволам, который при выходе из сердца разделяется на 3 нары артерий: сонные (несут более артериальную кровь к голове), кожно-легочные (несут более венозную кровь к легким и коже) и системные дуги. Последние сливаются в спинную аорту, которая несем смешанную кровь к органам. Большой круг кровообращения заканчивается в правом предсердии парными передними полыми венами, несущими кровь от головы и передних конечностей и непарной задней полой поит веной, несущей кровь от задней части тела. В венозной системе у амфибий сохраняется воротная система почек. Малый круг кровообращения заканчивается в левом предсердии легочными венами.

У пресмыкающихся сердце трехкамерное (два предсердия и один желудочек, у крокодилов четырехкамерное), в желудочке возникает неполная перегородка, полому кровь частично смешанная. От желудочка отходят три сосуда легочная аорта, правая дуга аорты и левая дуга аорты Легочная аорта отходит от правой части желудочка и несет венозную кровь, которая затем поступает в две легочные артерии, впадающие в легкие. Правая дуга аорты отходит от левой части желудочка и несет артериальную кровь. От нее отходят сонные артерии, несущие кровь к голове, и подключичные артерии, несущие кровь к передним конечностям. От середины желудочка, где кровь смешанная, отходит левая дуга аорты. Левая и правая дуги аорты сходятся на спинной стороне тела, образуя спинную аорту, идущую вдоль позвоночника. В ней кровь смешанная, с преобладанием артериальной. Венозная система рептилий мало отличается от амфибий, в ней также сохраняется воротная система почек.

У птиц и млекопитающих сердце четырехкамерное, а артериальный и венозный потоки крови полностью разделены по двум кругам кровообращения. Однако формирование кровеносной системы птиц и млекопитающих шло независимо.

У птиц, в отличие от пресмыкающихся, сохраняется только правая дуга аорты, от которой отходят парные безымянные артерии, а от них сонные артерии. Венозная система птиц сходна с рептилиями. Основное отличие в том, что брюшная вена рептилий у птиц функционально заменена копчиково-брыжеечной веной, а воротная система почек частично редуцирована. В связи с разделением большого и малого кругов кровообращения все органы омываются чистой артериальной кровью.

У млекопитающих сохраняется только левая дуга аорты, от которой отходят безымянные артерии, а от них сонные артерии В венозной системе нет воротной системы ночек, и кровь от конечностей идет сразу в заднюю полую вену. Левая передняя полая вена только у немногих видов впадает в сердце самостоятельно: чаще она сливается с правой передней полой веной и затем кровь изливается в правое предсердие. Характерно наличие остатков передних кардинальных вен — непарных вен,

Таким образом, кровеносная система позвоночных животных развивалась прогрессивно от рыб до птиц и млекопитающих. Сердце эволюционировало от двухкамерного к четырехкамерному: из одного круга кровообращения сформировалось два (легочной и туловищный), произошло разделение потоков артериальной и венозной крови, что способствовало повышению уровня обмена веществ у птиц и млекопитающих, которые стали теплокровными. Теплокровность позволила животным этих классов лучше приспособиться к условиям среды

Рис. 9. Усложнение кровеносной системы в ходе эволюции хордовых

Истины, которые сегодня, с высоты наших знаний, кажутся совершенно очевидными, и трудно предположить даже, что было время, когда люди не знали их, а, обнаружив, еще оспаривали их. Одна из таких истин - большой круг кровообращения в живых организмах – рождалась особенно мучительно и трудно. В течение полутора тысяч лет господства культа Галена в медицине, очевидно, самого долгого и реакционного культа в истории науки люди считали, будто артериальная и венозная кровь - жидкости суть разные, и коль первая «разносит движение, тепло и жизнь», то звана «питать органы».

Инокомыслящие были нетерпимы. Испанский врач Мигель в своем сочинении уделил несколько страниц кровообращению: описал отрытый им малый круг кровообращения. В том же 1553 году церковки сожгли его как «богоотступника» вместе с написанной им «еретической» книгой и лишь три ее экземпляра не попали в протестантский костер, который испепелил в Женеве ее автора. Поистине семь кругов | те, кто пришел к кругу кровообращения. Их было несколько, этих мужественных первопроходцев, которым люди поставили памятники в Мадриде – Мигелю Сервету, в Болонье – Карло Руини, в Пизе – Андреа Чезальпино, в Англии – Вильяму Гарвею, - тому, кто поставил последнюю точку.

Гарвей (1578-1657) родился в Фолкстоуне в графстве Кент, в семье успевающего купца. Старший сын и главный наследник, Вильям с радостью поменял «дело» сначала на узкую скамью Кентерберийского колледжа, а затем на долгие годы добровольно заточил себя под своды Кембриджа. В двадцать лет Гарвея влекут естественные науки. По обычаю школяров того времени Вильям отправляется в пятилетнее путешествие. Сначала он едет во Францию, а потом в Германию.

В 1598 году Гарвей отправился в Падуанский университет. Здесь он слушал лекции знаменитого анатома Фабрицио д'Аквапенденте. Этот рыл в венах особые клапаны, однако так и не понял их значения. Для него они были лишь деталью строения вен. Гарвей задумался над ролью этих клапанов. Он решается на эксперимент над самим собой. Туго перевязав свою руку, Вильям увидел, как рука ниже перевязки вскоре затекла, вены набухли, а кожа потемнела. Следующий опыт Гарвей произвел над собакой. Он перевязал ей шнурком обе ноги. И снова ниже перевязок ноги начали отекать, а вены набухать. Когда набухшая вена на одной ноге была надрезана, из пореза закапала густая темная кровь. После же надреза на другой ноге и выше перевязки из пореза не вытекло ни одной капли крови.

Стало ясно, что ниже перевязки вена переполнена кровью, а над перевязкой крови в ней нет. Ответ напрашивался сам собой, но Гарвей не спешил с выводами. Осторожный исследователь, он много раз опровергал свои опыты и наблюдения.

В 1602 году Вильям получил степень доктора и поселился в Лондоне. В 1607 году он получил кафедру в Лондонской коллегии врачей, а в 1609 году Гарвей занял место доктора в госпитале св. Варфоломея. В 1625 году Гарвей становится почетным медиком при дворе Карла I.

Он делает прекрасную карьеру, но наука его интересует больше. Гарвей вскрывает различных животных, но чаще всего кошек, собак, телят. Препарирует ученый и трупы людей: запрещения вскрывать уже не существовало. И всякий раз он рассматривал вены и артерии, разрезал сердце, изучал желудочки и предсердия. С каждым годом Гарвей все лучше и лучше разбирался в сети кровеносных сосудов, строение сердца перестало быть для него загадкой.

В 1616 году ему предложили кафедру анатомии и хирургии в коллегии врачей, а уже на следующий год он излагал свои взгляды на кровообращение. Во время лекции Гарвей впервые высказал убеждение, что кровь в организме непрерывно обращается –циркулирует, и что центральной точкой кровообращения является сердце. Делая подобное заключение, Гарвей опровергал теорию Галена о том, что центр кровообращения является печень.

Загадка пути крови в теле была разгадана. Гарвей наметил схему кровообращения. Но, рассказав о своем открытии на лекции, он не спешил опубликовать его. Вильям занялся новыми опытами и наблюдениями. Ученый, как всегда, обстоятелен и нетороплив. Только в 1628 году, когда Гарвею уже пятьдесят лет, выходит его «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», причем noявляется труд в свет не дома, в Англии, а в далеком Франкфурте. Небольшая книга в 72 страницы сделала его бессмертным.

В ней ученый подробно описал результаты тридцатилетних опыт наблюдений, вскрытий и раздумий. Содержание ее сильно противоречило многому из того, во что крепко верили анатомы и врачи не только давних времен, но и современники Гарвея.

Гарвей считал, что сердце – это мощный мышечный мешок, pазделенный на несколько камер. Действуя подобно насосу, оно нагнетает кровь в сосуды (артерии). Толчки сердца – это последовательные сокращения его отделов: предсердий, желудочков, это внешние признаки работы «насоса». Кровь движется по двум кругам, все время возвращаясь в сердце. В большом круге кровь движется от сердца к голове, к поверхности тела, к всем его органам. В малом круге кровь движется между сердцем и легкими. В сосудах воздух отсутствует, поскольку они наполнены кровью. Общий путь крови: из правого предсердия – в правый желудочек, оттуда – в легкие, из них – в левое предсердие. Это и есть малый круг кровообращения. Честь открытия малого круга кровообращения принадлежит Сервету. Гарвей этого знать не мог, ведь книга Сервета была сожжена.

Гарвей, конечно, не знал, как попадает кровь из артерий в вены. Без микроскопа путь крови в капиллярах проследить невозможно. Капилляры открыл итальянский ученый Мальпиги в 1661 году, т.е. через четыре года после смерти Гарвея. Вместе с тем, Гарвей понимал, что переход крови из артерий в вены нужно искать там, где находятся мельчайшие разветвления артерий и вен.

Не знал Гарвей и роли легких. В его время не только не имели представления о газообмене, но и состав воздуха был неизвестен. Гарвей только утверждал, что в легких кровь охлаждается и изменяет свой состав.

Рассуждения и доказательства, приведенные в книге Гарвея, были очень убедительными. И все же как только книга появилась, на Гарвея посыпались нападки со всех сторон. Авторитет Галена и других древних мудрецов был еще слишком велик. Взгляды Гарвея были встречены враждебно. Еду даже дали прозвище «Шарлатан».

Гарвею пришлось пережить много неприятностей, но затем с его учением стали считаться все больше и больше. Молодые врачи и физиологи пошли за Гарвеем, и ученый под конец жизни дождался признания своего открытия. Медицина и физиология вступили на новый, подлинно научный путь. Открытие Гарвея создало коренной переворот в развитии медицинской науки (Самин, 2008).