Fiziologia sistemului vascular

Mișcarea sângelui în interiorul arborelui vascular se realizează prin două circuite distincte, ce pornesc de la inimă: mica circulație (circulația funcțională) ce are loc între ventriculul drept, plămân și atriul stâng și marea circulație (circulația nutritivă), produsă între ventriculul stâng, țesuturi, și atriul drept și este reprezentată de arterele și venele ce irigă țesuturile și sunt legate între ele prin capilare.

1. Circulația arterială.

a. Proprietățile funcționale ale arterelor.

Arterele sunt vasele prin care sângele circulă de la inimă spre țesuturi și prezintă două proprietăți fundamentale: elasticitatea și contractilitatea.

Elasticitatea este proprietatea vaselor de a-și mări pasiv diametrul sub acțiunea presiunii sangvine și de a reveni la calibrul anterior atunci când presiunea din ele scade. Acestă proprietate este foarte evidentă la arterele mari. Astfel în timpul sistolei ventriculare stângi este aruncată o cantitate suplimentară de sânge în aorta deja plină. Deoarece sângele este un lichid incompresibil, are loc o creștere a presiunii ce determină dilatația elastică a aortei. Datorită elasticității este amortizată unda de presiune sistolică, iar ieșirea intermitentă a sângelui din ventricule este transformată în curgere continuă.

Contractilitatea este proprietatea peretelui arterial de a-și mări sau micșora lumenul prin contracția sau relaxarea musculaturii netede din tunica medie. Această proprietate este foarte dezvoltată la nivelul arteriolelor a căror tunică medie este bogată în fibre musculare netede. Contracția acestor fibre (vasoconstricție) determină creșterea rezistenței opusă de vase curgerii sângelui. Relaxarea fibrelor netede (vasodilatația) este urmată de scăderea rezistenței la curgere prin jocul vasodilatație-vasoconstricție are loc reglarea presiunii și a debitului sângelui în organism.

Deci în circulația sângelui arterele mari de tip elastic joacă un rol pasiv, iar arterele mici de tip muscular, în special arteriolele, au rol activ.

b.  Tensiunea arterială.

Sângele circulă prin vase sub o anumită presiune ce se măsoară de obicei indirect determinând tensiunea din pereții arterelor, care are valoare apropiată de valoarea sângelui și care se numește tensiune arterială. Valoarea normală a presiunii sângelui în artere este de 120 mm Hg la nivelul arterei brahiale în timpul sistolei (tensiune arterială maximă) și 70 mm Hg în timpul diastolei (tensiune arterială minimă), și o tensiune arterială medie cu o valoare de cca. 100 mm Hg. Tensiunea arterială descrește de la centru la periferie, cea mai mare cădere având loc la trecerea sângelui prin teritoriul arteriolar. De regulă, valoarea tensiunii arteriale minime este egală cu jumătate din tensiunea arterială maximă plus 10 (de exemplu 120 mm Hg-tensiunea maximă și 70 mm Hg-tensiunea minimă).

Factorii care determină presiunea sângelui sunt: debitul cardiac, rezistența periferică, volumul sangvin, vâscozitatea și elasticitatea.

Debitul cardiac reprezintă volumul de sânge pompat de inimă într-un minut, cu valoare de 5 l în repaus și 35 l/min. În eforturile fizice mari debitul marii circulații este egal cu cel al micii circulații; debitul cardiac depinde de forța de contracție a miocardului și de volumul întoarcerii venoase.

Rezistența periferică reprezintă totalitatea factorilor ce se opun scurgerii sângelui prin vase. Rezistența la scurgere este proporțională cu lungimea vasului și vâscozitatea sângelui și invers proporțională cu diametrul vasului. Ca urmare, variații minime ale diametrului vasului determină modificări foarte mari ale rezistenței și implicit ale tensiunii arteriale. Cea mai mare rezistență o întâmpină sângele la curgerea prin arteriole.

Volumul sangvin (volemia). În medie un adult de 70 kg are 5 l de sânge. Scăderea volemiei întâlnită în hemoragii sau deshidratări mari duce la scăderea tensiunii arteriale. Creșterea volemiei determină creșteri ale tensiunii arteriale.

Vâscozitatea este cauza fizică cea mai importantă a rezistenței periferice. Ea se datorește frecării stratelor paralele de lichid aflat în curgere. Sângele curge mai ușor prin vase de calibru larg și foarte greu prin vase de calibru redus.

Elasticitatea contribuie la amortizarea tensiunii arteriale în sistolă și la menținerea ei în diastolă. La bătrâni din cauza arteriosclerozei vasele pierd elasticitatea (diminuează numărul fibrelor elastice din tunica medie), devin mai rigide, fapt ce determină creșterea tensiunii arteriale.

Variațiile tensiunii arteriale sunt în funcție de mai mulți factori:

-poziția corpului (în clinostatism este mai mică cu 5-10 mm Hg decât în ortostatism);

-vârsta             – la sugar 80 mm Hg/50 mm Hg

• la 10-12 ani 100 mm Hg/70 mm Hg
• la 20 de ani 120 mm Hg/70 mm Hg
• la 50-60 ani 140 mm Hg/90mm Hg (peste 50 de ani presiunea arterială crește cu 10 mm Hg pentru fiecare decadă);

-sex (la femei presiunea arterială este mai mică decât la bărbați).

Chiar la același individ tensiunea arterială variază în timpul zilei, fiind mai coborâtă dimineața și mai crescută seara. Emoțiile, frigul, efortul fizic, cresc tensiunea arterială. Tensiunea arterială crește în inspirație și scade în expirație. Patologic, tensiunea arterială poate varia în sensul creșterii peste 150mm Hg-hipertensiune arterială sau scade sub 110 mm Hg-hipotensiune arterială. Viteza sângelui în aortă și arterele mari este  de  0,5  m/s,  în  arterele  mici  300  mm/s,  în capilare 0,5-0,8 mm/s. În arborele venos, ea începe să crească ajungând în venele mari la 400 mm/s.

Se constată astfel că viteza este invers proporțională cu suprafața de secțiune a arborelui arterial.

2. Circulația capilară.

Capilarele sunt ramificațiile cele mai fine ale arborelui vascular. Deși în capilare se află doar 5% din volumul sangvin, rolul lor este deosebit de important deoarece acesta reprezintă sângele care participă direct la schimburile nutritive cu țesuturile. Capilarele reprezintă un segment arterial ce se desprinde dintr-o metaarteriolă și un segment venos ce se continuă cu o venulă. La capătul arteriolar al capilarului există un sfincter precapilar, ce reglează pătrunderea sângelui în capilar. Lungimea medie a capilarului este de 0,5 mm.

Numărul capilarelor este foarte mare; un mm³ de țesut muscular conține 1.000 de capilare iar la mușchii antrenați ajunge la 3.000; suprafața totală de schimb a capilarelor cu țesuturile este de 6.500 m².

Grosimea peretelui capilar în medie este de un micron.

Proprietățile capilarelor sunt două: permeabilitatea și motricitatea.

Permeabilitatea asigură trecerea bidirecțională, între sânge și țesuturi a substanțelor dizolvate; apa și substanțele cu moleculă mică dizolvate în plasmă trec în țesuturi, iar dinspre țesuturi difuzează reziduurile metabolice. Toate componentele sângelui filtrează la nivelul capilarelor, cu excepția elementelor figurate și a proteinelor plasmei. În condiții speciale, în inflamații, peretele capilar este traversat de către leucocite.

Motricitatea permite schimbarea lumenului capilarului în funcție de activitatea metabolică tisulară. În mod normal numai o parte din numărul capilarelor sunt deschise (cu sfincterul precapilar relaxat), restul sunt colabate (turtite).

Viteza circulației capilare este de 0,5 mm/s, de o mie de ori mai redusă ca în aortă. Prin aceasta este favorizat schimbul de substanțe.

Presiunea sângelui în capilare este, de asemenea, scăzută și variază de la 35 mm Hg la capătul arteriolar, la 12 mm Hg la capătul venos al capilarului.

Sensul deplasării apei și substanțelor dizolvate depinde de diferența dintre presiunea hidrostatică și presiunea coloidosmotică din capilare. La capătul arteriolar al capilarului presiunea hidrostatică depășește presiunea coloidosmotică (care are valoare constantă de 25 mm Hg). Din această cauză are loc filtrarea apei și a substanțelor nutritive spre țesuturi. La capătul venos al capilarului presiunea coloidosmotică depășește presiunea hidrostatică și apa se reîntoarce în capilar, antrenând cu ea toți produșii de catabolism celular.

Reglarea circulației capilare se face prin mecanisme generale și locale. Mecanismele locale sunt predominant umorale, iar mecanismele generale sunt predominant nervoase. Intensitatea circulației capilare este proporțională cu gradul de activitate a organelor și țesuturilor. Nu toate capilarele existente într-un țesut sunt deschise în același timp. În funcție de intensitatea proceselor metabolice se deschide un număr mai mare sau mai mic de capilare.

Mecanismul cel mai important este cel umoral, chimic. Astfel hipoxia, acumularea de co₂ și scăderea pH-ului sangvin din organele active, produc o capilaro-dilatație locală (același efect are acetilcolina și histamina). Deosebit de important, este faptul că factorii umorai de mai sus, produc tahicardie și vasoconstricție în restul organismului, prin intermediul centrilor cardiovasomotori simpatici, asigurând astfel presiunea și debitul sangvin necesar continuării activității organelor respective. Unii hormoni ca angiotensina, serotonina, adrenalina și noradrenalina produc capilaro- constricție.

3. Circulația venoasă.

Venele sunt vasele prin care sângele se întoarce la inimă. Numărul venelor fiind mai mare decât cel al arterelor conțin o cantitate de trei ori mai mare de sânge decât cea existentă în artere. Proprietățile venelor sunt extensibilitatea și motricitatea.

Extensibilitatea permite ca venele să fie adevărate rezerve de sânge, fiind considerate vasele capacității. Venele pot cuprinde volume variate de sânge fără ca presiunea venoasă să varieze. Această proprietate este foarte evidentă în anumite teritorii (splină, ficat, țesut subcutanat) și reprezintă substratul anatomic al funcției de organe de depozit a sângelui.

Motricitatea este proprietatea venelor de a-și schimba calibrul și de a rezista în fața unor presiuni hidrostatice mari. Mobilizarea sângelui stagnant din organele de rezervă se realizează prin contracția venulelor din aceste organe, în caz de efort fizic, când este nevoie de mai mult sânge circulant care să asigure transportul oxigenului și al substanțelor nutritive spre mușchii în activitate.

Presiunea sângelui din vene este foarte redusă și scade de la capătul venos al capilarului (12 mm Hg) spre atriul drept, unde presiunea este egală cu 0 sau chiar -1 mm Hg.

La om, în poziție ortostatică, presiunea în venele membrelor inferioare poate crește foarte mult (50-90 mm Hg).

Viteza sângelui crește dinspre venele mici (cu suprafața totală de secțiune mai mare decât a venelor cave) spre atriul drept. În venele mici viteza este de 1 mm/s și la vărsarea venelor cave este de 200 mm/s.

Factorii circulației venoase.

Întoarcerea sângelui la inimă este determinată de următorii factori:

-Forța de contracție a inimii este principala cauză a întregii circulații a sângelui. Deși ea scade foarte mult la trecerea prin arteriole și capilare, mai rămâne o forță reziduală suficientă să împingă sângele venos înapoi spre inimă.

–Aspirația cardiacă. Cordul exercită atât o aspirație sistolică, în timpul fazei de expulzie ventriculară, când planșeul atrioventricular coboară și volumul atriilor se mărește, cât și o aspirație diastolică (scăderea bruscă de presiune la nivelul atriilor în momentul deschiderii valvulelor atrioventriculare).

–Aspirația toracică. Între cele două foițe pleurale există tot timpul o presiune mai joasă decât presiunea atmosferică cu 2 mm Hg în expirație și cu 6 mm Hg în inspirație. Această depresiune se transmite și venelor mari și atriului drept care sunt destinse mai ales în inspirație și astfel presiunea sângelui din interiorul lor scade.

Manevra Valsalva (expirație forțată cu glota închisă) produce efecte inverse, transformând presiunea intratoracică din negativă în pozitivă și îngreunează mult circulația de întoarcere având ca efect scăderea volumului sistolic și creșterea presiunii venoase periferice.

–Presa abdominală. În cavitatea abdominală este o presiune pozitivă care se exercită și asupra venelor de la acest nivel. În inspirație diafragma coboară și determină creșterea presiunii abdominale. Sângele se va deplasa spre torace unde presiunea venoasă este mai joasă.

–Gravitația favorizează întoarcerea sângelui din teritoriile situate deasupra atriului drept, dar împiedică revenirea sângelui din teritoriile aflate dedesubt. De aceea statul în picioare este dăunător pentru circulația de întoarcere, presiunea din venele membrelor inferioare crește mult și solicită pereții venelor care pot ceda, venele se dilată și apar varicele. Dacă individul stă culcat, sângele circulă la fel de ușor atât în venele capului cât și în cele ale membrelor inferioare.

-Valvulele venoase contribuie la orientarea scurgerii sângelui de la periferie spre centru.

-Contracțiile ritmice ale mușchilor scheletici exercită un adevărat masaj asupra venelor profunde, favorizând întoarcerea venoasă.

–Activitatea pulsatilă a arterei vecine cu vena are un efect similar.

În timpul efectuării eforturilor sportive unii dintre acești factori nu mai acționează sau chiar împiedică circulația de întoarcere. A. Demeter explică apariția stărilor de rău în aceste cazuri.

Astfel, în timpul eforturilor izometrice intense și prelungite se produce o presiune intracraniană și intratoracică crescută ce micșorează circulația de întoarcere ceea ce determină scăderea debitului cardiac și prăbușirea tensiunii arteriale. În continuare, inima trimite o cantitate mai mică de sânge către encefal și cu o presiune mică. Ca rezultat apar fenomene de amețeală și chiar lipotimie (reducerea debitului sangvin cerebral) și hemoragii nazale (epistaxis) din cauza creșterii bruște a presiunii venoase la nivelul capului și gâtului.

O situație asemănătoare se realizează în șocul de gravitație când se întrerupe brusc un efort dinamic maximal și ca urmare a suprimării contracților și relaxărilor musculaturii membrelor inferioare nu mai este facilitată circulația venoasă; membrele inferioare devin adevărați bureți plini cu sânge, scade debitul cardiac, iar irigația encefalului este diminuată. Din această cauză, după terminarea probei se recomandă deplasarea ușoară în teren sau adoptarea poziției clinostatice.