Физиология сердца. Вопросы для самоподготовки. 1. Сердце и его значение. Физиологические свойства сердечной мышцы. 2. Автоматия сердца. Проводящая система сердца. 3. Связь между возбуждением и сокращением (электромеханическое сопряжение). 4. Сердечный цикл. Показатели сердечной деятельности 5. Основные законы сердечной деятельности. 6. Внешние проявления деятельности сердца.
Базовая информация. Кровь может выполнять свои функции только находясь в непрерывном движении. Это движение обеспечивается системой кровообращения. Система кровообращения состоит из сердца и сосудов – кровеносных и лимфатических. Сердце за счет своей нагнетательной деятельности обеспечивает движение крови по замкнутой системе сосудов. Каждую минуту от сердца в кровеносную систему поступает около 6 л крови, в сутки – свыше 8 тыс. л, в течение жизни (средняя продолжительность 70 лет) – почти 175 млн. л крови. О функциональном состоянии сердца судят по различным внешним проявлениям его деятельности.
Сердце человека – полый мышечный орган. Сплошной вертикальной перегородкой сердце делится на две половины: левую и правую. Вторая перегородка, идущая в горизонтальном направлении, образует в сердце четыре полости: верхние полости – предсердия, нижние – желудочки. Нагнетательная функция сердца основана на чередовании расслабления (диастолы) и сокращения (систолы) желудочков. Во время диастолы желудочки заполняются кровью, а во время систолы выбрасывают ее в крупные артерии (аорту и легочную вену). У выхода из желудочков расположены клапаны, препятствующие обратному поступлению крови из артерий в сердце. Перед тем как заполнить желудочки кровь притекает по крупным венам (полым и легочным) в предсердия. Систола предсердий предшествует систоле желудочков, таким образом, предсердия служат как бы вспомогательными насосами, способствующими заполнению желудочков.
Физиологические свойства сердечной мышцы. Сердечная мышца, как и скелетная, обладает возбудимостью, способностью проводить возбуждение и сократимостью. К физиологическим особенностям сердечной мышцы относится удлиненный рефрактерный период и автоматия. Возбудимость сердечной мышцы. Сердечная мышца менее возбудима, чем скелетная. Для возникновения возбуждения в сердечной мышце необходимо применить более сильный раздражитель, чем для скелетной. Кроме того, установлено, что величина реакции сердечной мышцы не зависит от силы наносимых раздражений (электрических, механических, химических и т. д.). Сердечная мышца максимально сокращается и на пороговое, и на более сильное по величине раздражение, полностью подчиняясь закону «все или ничего». Проводимость. Волны возбуждения проводятся по волокнам сердечной мышцы и так называемой специальной ткани сердца с неодинаковой скоростью. Возбуждение по волокнам мышц предсердий распространяется со скоростью 0,8 - 1,0 м/с, по волокнам мышц желудочков 0,8-0,9 м/с, по специальной ткани сердца 2,0 - 4,2 м/с. Возбуждение же по волокнам скелетной мышцы распространяется с гораздо большей скоростью, которая составляет 4,7 - 5 м/с. Сократимость сердечной мышцы имеет свои особенности. Первыми сокращаются мышцы предсердий, затем папиллярные мышцы и субэндокардиальный слой мышц желудочков. В дальнейшем сокращение охватывает и внутренний слой желудочков, обеспечивая тем самым движение крови из полостей желудочков в аорту и легочный ствол. Сердце для осуществления механической работы (сокращения) получает энергию, которая освобождается при распаде макроэргических фосфорсодержащих соединений (креатинфосфат, АТФ). Рефрактерный период. В сердце в отличие от других возбудимых тканей имеется значительно выраженный и удлиненный рефрактерный период. Он характеризуется резким снижением возбудимости ткани в течение ее активности. Различают абсолютный и относительный рефрактерный период. Во время абсолютного рефрактерного периода, какой бы СИЛЫне наносили раздражение на сердечную мышцу, она не отвечает на него возбуждением и сокращением. Длительность абсолютного рефрактерного периода сердечной мышцы соответствует по времени систоле и началу диастолы предсердий и желудочков. Во время относительного рефрактерного периода возбудимость сердечной мышцы постепенно возвращается к исходному уровню. В этот период сердечная мышца может ответить сокращением на раздражитель сильнее порогового. Относительный рефрактерный период обнаруживается во время диастолы предсердий и желудочков сердца. Автоматия сердца. Вне организма при определенных условиях сердце способно сокращаться и расслабляться, сохраняя правильный ритм. Следовательно, причина сокращений изолированного сердца лежит в нем самом. Способность сердца ритмически сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в нем самом, носит название а в т о м а т и и. В сердце различают рабочую мускулатуру, представленную поперечно-полосатой мышцей, и атипическую ткань, в которой возникает и проводится возбуждение. Из этой ткани образованы волокна водителя ритма (пейспекеры) и проводящей системы. В норме ритмические импульсы генерируются только клетками водителя ритма и проводящей системы. Проводящая система человека включает 4 водителя ритма
Водитель ритма 1 порядка - синоатриальный узел (Киса и Флека), располагается на задней стенке правого предсердия у места впадения полых вен; в нем возникают импульсы, определяет частоту сокращений сердца.
Водитель ритма 2 порядка - атриовентрикулярный (предсердно-желудочковый) узел (Ашоффа -Тавара), находится в правом предсердии вблизи перегородки между предсердиями и желудочками;
Водитель ритма 3 порядка пучок Гиса (предсердно-желудочковый пучок), отходит от атриовентрикулярного узла одним стволом. Пучок Гиса, пройдя через перегородку между предсердиями и желудочками, делится на две ножки, идущие к правому и левому желудочкам.
Водитель ритма 4 порядка - заканчивается пучок Гиса в толще мышц волокнами Пуркинье. В норме атриовентрикулярный узел и пучок Гиса являются только передатчиками возбуждений из ведущего узла к сердечной мышце. Однако им присуща способность к автоматии, только выражена она в меньшей степени, чем у синоатрикулярного узла, и проявляется лишь в условиях патологии.
Сердечный цикл – совокупность электрических, механических и биохимических процессов, происходящих в сердце в течение одного полного цикла сокращения и расслабления. Сердце человека в среднем сокращается 70 -75 раз в 1 мин, при этом одно сокращение длится 0,9 – 0,8 с. В цикле сокращений сердца различают три фазы: систолу предсердий (ее длительность 0,1 с), систолу желудочков (ее длительность 0,3 – 0,4 с) и общую паузу (период, в течение которого одновременно расслаблены и предсердия, и желудочки,-0,4 – 0,5 с). Сокращение сердца начинается с сокращения предсердий. В момент систолы предсердий кровь из них проталкивается в желудочки через открытые атриовентрикулярные (створчатые) клапаны. Затем сокращаются желудочки. Предсердия во время систолы желудочков расслаблены, т. е. находятся в состоянии диастолы. В этот период створчатые клапаны закрываются под давлением крови со стороны желудочков, а полулунные клапаны раскрываются и кровь выбрасывается в аорту и легочные артерии. В систоле желудочков различают две фазы: фазу напряжения – период, в течение которого давление крови в желудочках достигает максимальной величины, и фазу изгнания – время, в течение которого открываются полулунные клапаны и кровь выбрасывается в сосуды. После систолы желудочков наступает их расслабление -диастола, которая длится 0,5 с. В конце диастолы желудочков начинается систола предсердий. В самом начале паузы полулунные клапаны захлопываются под давлением крови в артериальных сосудах. Во время паузы предсердия и желудочки наполняются новой порцией крови, поступающей из вен.
Показатели сердечной деятельности. Показателями работы сердца являются систолический и минутный объем сердца, Систолический или ударный объем сердца это количество крови, которое сердце выбрасывает в соответствующие сосуды при каждом сокращении. Величина систолического объема зависит от размеров сердца, состояния миокарда и организма. У взрослого здорового человека при относительном покое систолический объем каждого желудочка составляет приблизительно 70 80 мл. Таким образом, при сокращении желудочков в артериальную систему поступает 120 – 160 мл крови. Минутный объем сердца это количество крови, которое сердце выбрасывает в легочный ствол и аорту за 1 мин. Минутный объем сердца это произведение величины систолического объема на частоту сердечных сокращений в 1 мин. В среднем минутный объем составляет 3 5 л. Систолический и минутный объем сердца характеризует деятельность всего аппарата кровообращения. Минутный объем сердца увеличивается пропорционально тяжести выполняемой организмом работы. При малой мощности работы минутный объем сердца увеличивается за счет повышения величины систолического объема и частоты сердечных сокращений, при большой мощности только за счет нарастания ритма сердца.
Работа сердца. Во время сокращения желудочков: кровь из них выбрасывается в артериальную систему. Желудочки, сокращаясь, должны изгнать кровь в сосуды, преодолевая давление в артериальной системе. Кроме того, в период систолы желудочки способствуют ускорению тока крови по сосудам. При физической работе производительность сердца значительно повышается. Установлено, что объем крови, выбрасываемой при каждом сокращении желудочков, зависит от величины конечного диастолического наполнения полостей желудочков кровью. Чем больше крови поступает в желудочки во время их диастолы, тем сильнее растягиваются мышечные волокна, От степени же растяжения мышечных волокон находится в прямой зависимости сила, с которой сокращаются мышцы желудочков.
Законы сердечной деятельности. Относятся к законам саморегуляции,проявляются как правило, одновременно и приспосабливают работу сердца к изменяющимся условиям существования: изменению положения тела и отдельных его частей в пространстве, двигательной активности и т. д. Закон сердечного волокна –закон Старлинга: чем больше растянуто мышечное волокно, тем сильнее оно сокращается. Следовательно, сила сердечных сокращений зависит от исходной длины мышечных волокон перед началом их сокращений. Закон сердечного ритма - закон Бейнбриджа: чем больше крови притекает к правому предсердию, тем чаще становится ритм сердца. Проявление этого закона связано с возбуждением механорецепторов, расположенных в правом предсердии в области впадения полых вен. Механорецепторы, представленные чувствительными нервными окончаниями блуждающих нервов, возбуждаются при усиленном венозном – возврате крови к сердцу, например при мышечной работе. Импульсы от механорецепторов направляются по блуждающим нервам в продолговатый мозг к центру блуждающих нервов. Под влиянием этих импульсов снижается активность центра блуждающих нервов и усиливаются воздействия симпатических нервов на деятельность сердца, что и обусловливает учащение ритма сердца.