Сердце : строение, гемодинамическая функция сердца

Сердце – полый мышечный орган, имеет 4-камерное строение. (2 предсердия и 2 желудочка). Правая половина сердца заполнена венозной кровью, левая – артериальной. Стенка сердца состоит из 3 слоев: внутреннего эпителиального слоя – эндокарда, среднего мышечного слоя – миокарда (в желудочках он толще, чем в предсердиях, а в левом желудочке толще, чем в правом), наружного соединительнотканно-эпителиального – эпикарда, который состоит из двух листков: висцерального, прилежащего к сердцу и париетального, являющегося внутренним листком соединительно-тканного образования – перикарда, который в области магистральных сосудов переходит в третью, внешнюю оболочку кровеносных сосудов. Миокард желудочков состоит из 3 разнонаправленных, а миокард предсердий – из 2 мышечных слоев.

Посредством клапанов сердца осуществляется строго направленное движение крови из предсердий в желудочки при систоле предсердий и из желудочков в аорту и лёгочный ствол при систоле желудочков. Различают атриовентрикулярные клапаны, которые расположены между предсердиями и желудочками, и полулунные, расположенные в устьях сосудов, выносящих кровь из желудочков. Правый атрио-вентрикулярный клапан называют «трёхстворчатым», а левый – «двустворчатым», митральным.

Функциональным элементом сердца служит мышечное волокно, которое состоит из цепочки клеток миокарда, соединенных конец в конец и имеющих общую саркоплазматическую мембрану. В сердце различают 2 типа волокон:

1) волокна рабочего миокарда предсердий и желудочков, обеспечивающие нагнетательную функцию сердца;

2) волокна водителя ритма (пейсмекера) и проводящей системы, отвечающие за генерацию возбуждения (потенциала действия) и передачу его к клеткам рабочего миокарда.

Основная функция сердца – гемодинамическая, насосная. Кровь движется по сосудам благодаря существованию градиента давления, создаваемого сокращающимся сердцем между артериями и капиллярами, капиллярами и венами. Сердце выполняет также и эндокринную функцию: оно выделяет атриальный натрий-уретический пептид.

Свойства сердечной мышцы. Автоматия сердца.

К основным свойствам сердечной мышцы относятся возбудимость, проводимость, сократимость, автоматия и рефрактерность.

Возбудимость

Как и у любой возбудимой ткани, мембрана рабочих клеток сердца поляризована, наружная поверхность её мембраны заряжена положительно, изнутри – отрицательно. Клетки рабочего миокарда предсердий и желудочков автоматизмом не обладают. Потенциалы действия в них возникают под влиянием возбуждения, поступающего из проводящей системы. Мембранный потенциал возникает при достижении деполяризацией критического значения.

Потенциалы действия миокарда разных отделов сердца различаются по форме, амплитуде, длительности. В потенциале действия сократительного миокарда желудочков различают: быструю начальную деполяризацию (связана с проникновением внутрь клеток ионов Nа+); медленную реполяризацию (обусловлена поступлением в клетки ионов Са+); быструю реполяризацию, фазу покоя (медленную диастолическую деполяризацию).

Потенциал действия влияет на сократимость двумя путями: он играет роль пускового механизма, вызывающего сокращение путем высвобождения кальция, преимущественно из внутриклеточных депо, и, во-вторых, обеспечивает пополнение внутриклеточных запасов кальция в фазе расслабления, что необходимо для последующих сокращений. Увеличение частоты потенциалов действия влияет на сократимость так же, как и повышение длительности: сокращения усиливаются (ритмоинотропная зависимость). Существует зависимость силы сокращений сердца от внеклеточной концентрации ионов кальция. Уменьшение содержания кальция во внеклеточной жидкости снижает силу сокращений миокарда, а удаление кальция из внешней среды приводит к полному электромеханическому разобщению.

В процессе развития возбуждения и сокращения возбудимость миокарда изменяется. Начало деполяризации протекает на фоне возрастания возбудимости, которая сменяется абсолютным рефрактерным периодом. Рефрактерность связана главным образом с инактивацией быстрых натриевых каналов, наступающей при длительной деполяризации. Эти каналы восстанавливаются после того, как мембрана реполяризуется примерно до уровня -40 мВ. Таким образом, продолжительность рефрактерного периода зависит от длительности потенциала действия и продолжается 300 мс, т.е. столько, сколько длится систола. Благодаря этому сердце не способно сокращаться тетанически. В норме рефрактерный период клеток миокарда больше, чем время распространения возбуждения по предсердиям или желудочкам, поэтому волна возбуждения после охвата всего миокарда угасает. Повторное возбуждение от этой волны невозможно, так как сердце будет находиться в состоянии рефрактерности. Абсолютная рефрактерность сменяется относительной. Сразу после относительной рефрактерности наступает период супернормальности, в это время рефрактерность резко падает и увеличивается возбудимость. Во время реполяризации при смене фазы абсолютной рефрактерности относительной внешний стимул может вызвать как экстрасистолу, так и привести к развитию трепетания или фибрилляции желудочков. Этот период получил название «уязвимый период», он совпадает с восходящим коленом зубца Т на электрокардиограмме.

Проводимость

Возбуждение распространяется по различным отделам миокарда с разной скоростью. Сопротивление в нексусах ниже, проводимость выше, чем в других участках миокарда. Сопротивление в нексусах может изменяться, таким образом изменяется скорость распространения возбуждения по миокарду и изменяется участие в сократительном процессе отдельных мышечных волокон. Скорость распространения возбуждения в предсердно-желудочковом пучке и в диффузно расположенных проводящих миоцитах достигает 4,5-5,0 м/с, по рабочему миокарду скорость передачи возбуждения – около 1 м/с. По пучку Гиса, его ножкам и волокнам Пуркинье импульсы распространяются со скоростью примерно 2 м/с.

Сократимость

Мышечная ткань предсердий и желудочков ведет себя как функциональный синтиций. Возбуждение, которое возникает в любой клетке, охватывает все невозбужденные волокна. Сердце отвечает закону «всё или ничего», на пороговый раздражитель отвечает возбуждением всех волокон, на подпороговый – не отвечает. Миокард функционально реагирует как единое целое. В отличие от скелетной мышцы, в миокарде отсутствует зависимость между силой раздражения и силой сокращения. На подпороговое раздражение сердце вообще не отвечает, но как только сила раздражения достигает порогового уровня, возникает максимальное сокращение миокарда. Таким образом, сократимость миокарда подчиняется закону «всё или ничего».

Сила сокращений сердечной мышца зависит от

1) Количества актомиозиновых мостиков, которые образуются одновременно. Чем больше растянуто мышечное волокно исходно, тем оно сильнее будет сокращаться (закон сердца Старлинга).

2) Чем больше ионов кальция входит в саркоплазму, тем больше сила сокращения миокардиоцита.

3) Саркоплазматический ретикулум в сердце содержит небольшое количество ионов кальция, поэтому в сердце запас кальция пополняется при каждом потенциале действия. Чем более продолжителен потенциал действия, тем больше ионов кальция входит в кардиомиоцит. Таким образом, сила сокращения сердца регулируется продолжительностью потенциала действия. Увеличение сократимости позволяет сердцу увеличить объем выброса при неизменном конечнодиастолическом объеме или сохранить выброс при повышении давления в аорте. Во время изоволюметрического сокращения сократимость можно выразить через максимальную скорость прироста давления (dP/dt) в желудочке. У человека этот показатель равен 1500 – 2000 мм рт. ст./с. В период изгнания сократимость можно оценить объемом фракции выброса – отношением ударного объема к конечнодиастолическому объему.

Работа сердца заключается в перемещении определенного объема крови против сопротивления, создающегося за счет давления (V*P) и по сообщению крови ускорения (1/2 м*V²). Работа сердца равняется А = 1,1 Н*м.

Потребление кислорода сердцем равняется 24-30 мл/мин, или примерно 10% от общего потребления кислорода организмом. При работе потребление кислорода возрастает четырехкратно. Потребление кислорода сердцем при выбросе крови против повышенного давления выше, чем выброс большого объема при низком давлении. Коэффициент полезного действия сердца (количество энергии, необходимой для совершения работы) равняется 15-40%.

Автоматия

Способность к ритмическому сокращению без внешних раздражений под влиянием потенциалов действия, возникающих в самом органе, называется автоматией. Доказательством автоматии являются координированные, ритмичные сокращения сердца, удаленного из организма, при условии подачи к сердцу при температуре тела раствора, содержащего питательные вещества и обогащенного кислородом.

Способностью к автоматии обладают определённые участки миокарда, состоящие из специфической (атипической) мышечной ткани, бедной миофибриллами, богатой саркоплазмой, гликогеном и напоминающей эмбриональную мышечную ткань. Специфическая мускулатура образует в сердце проводящую систему:

- синоатриальный узел (синусный, Кейт-Флака) расположен в стенке предсердия у устьев полых вен (водитель ритма первого порядка). От узла возбуждение распространяется к рабочим клеткам миокарда предсердий и диффузно, по специальным внутрисердечным проводящим пучкам достигает второго узла – предсердно-желудочкового;

- предсердно-желудочковый (атрио – вентрикулярный, Ашоффа-Тавара) узел расположен в стенке правого предсердия, отделяющей его от правого желудочка;

- атрио-вентрикулярный узел продолжается в атрио-вентрикулярный пучок (пучок Гиса), прободающий предсердно-желудочковую перегородку;

- пучок Гиса разветвляется на правую и левую ножки, следующие вдоль межжелудочковой перегородки;

- в области верхушки сердца ножки пучка Гиса загибаются вверх и переходят в сеть сердечных проводящих миоцитов (волокон Пуркинье), контактирующих с кардиомиоцитами рабочего миокарда желудочков. Сино-атриальный узел назван водителем ритма первого порядка (пейсмекером), а все иные узлы называются потенциальными водителями ритма.

Доказательствами автоматии, локализации места возникновения потенциала действия в проводящей системе в свое время стали опыты Станниуса с наложением лигатур на сердце и опыты Гаскелла.

Поиск по сайту: