Макро-микроскопическое строение сердца и его функциональное значение

Сердце(cor) – полый мышечный орган, нагнетающий кровь в артерии и принимающий ее из вен. Располагается в грудной полости, в составе органов среднего средостения, интраперикардиально (внутри сердечной сумки – перикарда). Имеет коническую форму; его продольная ось направлена косо – справа налево, сверху вниз и сзади наперед, поэтому оно на две трети залегает в левой половине грудной полости. Верхушка сердца обращена вниз, влево и вперед, а более широкое основание – кверху и кзади. В сердце выделяют четыре поверхности:

Ø переднюю (грудинно-реберную), выпуклая, обращена к задней поверхности грудины и ребер;

Ø нижнюю (диафрагмальная или задняя);

Ø боковые или легочные поверхности.

Средняя масса сердца у мужчин 300г, у женщин – 250г. Наибольший поперечный размер сердца – 9-11см, переднезадний – 6-8см, длина сердца – 10-15см.

Сердце начинает закладываться на 3-ей неделе внутриутробного развития, его разделение на правую и левую половину происходит к 5-6-ой неделе; а начинает оно работать вскоре после своей закладки (на 18-20 день), делая по одному сокращению каждую секунду.

Рис. 7. Сердце (вид спереди и сбоку)

Сердце человека состоит из 4-ех камер: двух предсердий и двух желудочков. Предсердия принимают кровь из вен и проталкивают ее в желудочки. В целом их нагнетательная способность гораздо меньше таковой желудочков (желудочки в основном наполняются кровью во время общей паузы сердца, тогда как сокращение предсердий способствует лишь дополнительной подкачке крови), основная же роль предсердий состоит в том, что они являются временными резервуарами крови. Желудочки принимают кровь, притекающую из предсердий, и перекачивают ее в артерии (аорту и легочный ствол). Стенка предсердий (2-3мм) тоньше таковой желудочков (5-8мм у правого желудочка и 12-15мм у левого). На границе между предсердиями и желудочками (в предсердно-желудочковой перегородке) имеются атриовентрикулярные отверстия, в области которых находятся створчатые атриовентрикулярные клапаны (двухстворчатый или митральный в левой половине сердца и трехстворчатый в правой), препятствующие обратному току крови из желудочков в предсердия в момент систолы желудочков. В месте выхода аорты и легочного ствола из соответствующих желудочков локализованы полулунные клапаны, препятствующие обратному току крови из сосудов в желудочки в момент диастолы желудочков. В правой половине сердца кровь является венозной, а в левой его половине – артериальной.

Стенка сердца состоит из трех слоев:

Ø эндокард – тонкая внутренняя оболочка, выстилает изнутри полости сердца, повторяя их сложный рельеф; в его состав входят преимущественно соединительная (рыхлая и плотная волокнистые) и гладкомышечная ткани. Дупликатуры эндокарда образуют атриовентрикулярные и полулунные клапаны, а также заслонки нижней полой вены и венечного синуса

Ø миокард – средний слой стенки сердца, самый толстый, представляет собой сложную многотканевую оболочку, основным компонентом которой является сердечная мышечная ткань. Миокард имеет наибольшую толщину в левом желудочке, а наименьшую – в предсердиях. Миокард предсердий состоит из двух слоев: поверхностного (общего для обоих предсердий, в котором мышечные волокна расположены поперечно) и глубокого (раздельного для каждого из предсердий, в котором мышечные волокна следуют продольно, здесь встречаются и круговые волокна, петлеобразно в виде сфинктеров охватывающие устья вен, впадающих в предсердия). Миокард желудочков трехслойный: наружный (образован косо ориентированными мышечными волокнами) и внутренний (образован продольно ориентированными мышечными волокнами) слои являются общими для миокарда обоих желудочков, а расположенный между ними средний слой (образован круговыми волокнами) – отдельным для каждого из желудочков.

Ø эпикард – наружная оболочка сердца, является висцеральным листком серозной оболочки сердца (перикарда), построен по типу серозных оболочек и состоит из тонкой пластинки соединительной ткани, покрытой мезотелием.

Миокард сердца, обеспечивающий периодическое ритмичное сокращение его камер, образован сердечной мышечной тканью (разновидность поперечнополосатой мышечной ткани). Структурно-функциональной единицей сердечной мышечной ткани служит сердечное мышечное волокно. Оно является исчерченным (сократительный аппарат представлен миофибриллами, ориентированными параллельно продольной его оси, занимающими периферическое положение в волокне, тогда как ядра находятся в центральной части волокна), характеризуется наличием хорошо развитого саркоплазматического ретикулюма и системы Т-трубочек. Но его отличительной особенностью служит тот факт, что оно – многоклеточное образование, представляющее собой совокупность последовательно уложенных и соединенных с помощью вставочных дисков сердечных мышечных клеток – кардиомиоцитов. В области вставочных дисков имеется большое количество щелевых контактов (нексусов), устроенных по типу электрических синапсов и обеспечивающих возможность непосредственного проведения возбуждения с одного кардиомиоцита на другой. В связи с тем, что сердечное мышечное волокно – многоклеточное образование, его называют функциональным волокном.

Рис. 8. Схема строения сердечного мышечного волокна

В миокарде выделяют следующие типы кардиомиоцитов:

Ø рабочие кардиомиоциты составляют большинство сердечных мышечных клеток, именно они обеспечивают сокращение камер сердца), представляют собой довольно разнородную клеточную популяцию. Так, кардиомиоциты предсердий характеризуются по сравнению с таковыми желудочков меньшими размерами и слабее развитой Т-тубулярной системой.

Ø проводящие кардиомиоциты образуют проводящую систему сердца, отличаются от рабочих меньшими размерами (как правило, более узкие), слабо развитым неупорядоченным миофибриллярным аппаратом, меньшим содержанием гликогена, богатой васкуляризацией (в 1,5-3 раза выше таковой в рабочем миокарде) и вегетативной эфферентной иннервацией (в 2,5-5 раз выше таковой в рабочем миокарде)

Ø секреторные кардиомиоциты встречаются в основном в миокарде правого предсердия, характеризуются наличием хорошо развитого аппарата Гольджи у полюсов ядер и секреторных гранул, вырабатывают атриопетин (натрийуретический фактор, имеющий отношение к регуляции диуреза и, как следствие, артериального давления). Существует и точка зрения, что эти клетки являются потомками нейроэндокринных, поскольку их морфо-функциональная характеристика весьма близка к параметрам пептидсекреторных клеток APUD-системы.

Рис. 9. Схема строения щелевого контакта (нексуса). Щелевой контакт обеспечивает ионноеи метаболическое сопряжение клеток. Плазматические мембраны кардиомиоцитов в области образования щелевого контакта сближены и разделены узкой межклеточной щелью шириной 2-4 нм. Связь между мембранами соседних клеток обеспечивает трансмембранный белок цилиндрической конфигурации – коннексон. Молекула коннексона состоит из 6 субъединиц коннексина, располагающихся радиально и ограничивающих собой полость (канал коннексона, диаметр 1,5 нм). Две молекулы коннексона соседних клеток соединяются в межмембранном пространстве между собой, в результате чего образуется единый канал нексуса, который может пропускать ионы и низкомолекулярные вещества с Mr до 1,5 кД. Следовательно, нексусы делают возможным движение не только неорганических ионов из одного кардиомиоцита в другой (что обеспечивает непосредственную передачу возбуждения), но и низкомолекулярных органических веществ (глюкозы, аминокислот и т.д.)

Кровоснабжение сердцаосуществляется коронарными артериями (правой и левой), отходящими от луковицы аорты и составляющими вместе с микроциркуляторынм руслом и коронарными венами (собираются в венечный синус, впадающий в правое предсердие) коронарный (венечный) круг кровообращения, который является частью большого круга.

Сердце относится к числу органов, работающих на протяжении жизни постоянно. За 100 лет человеческой жизни сердце совершает около 5 миллиардов сокращений. Причем интенсивность работы сердца зависит от уровня обменных процессов в организме. Так, у взрослого человека нормальная частота сердечных сокращений в покое составляет 60-80 уд/мин, тогда как у более мелких животных с большей относительной площадью поверхности тела (площадью поверхности на единицу массы) и соответственно более высоким уровнем обменных процессов интенсивность сердечной деятельности гораздо выше. Так у кошки (средний вес 1,3кг) частота сердечных сокращений 240 уд/мин, у собаки – 80 уд/мин, у крысы (200-400г) – 400-500 уд/мин, а у синицы московки (масса около 8г) – 1200 уд/мин. Частота сердечных сокращений у крупных млекопитающих с относительно низким уровнем обменных процессов гораздо ниже таковой человека. У кита (вес 150тонн) сердце делает 7 сокращений в минуту, а у слона (3 тонны) – 46 уд/мин.

Русский физиолог И.Ф. Цион подсчитал, что в течение человеческой жизни сердце совершает работу, равную усилию, которого было бы достаточно, чтобы поднять железнодорожный состав на высочайшую вершину Европы – гору Монблан (высота 4810м). За сутки у человека, находящегося в относительном покое, сердце перекачивает 6-10тонн крови, а в течение жизни – 150-250 тыс. тонн.

Движение крови в сердце, так же как и в сосудистом русле, осуществляется пассивно по градиенту давления. Так, нормальный сердечный цикл начинается с систолы предсердий, в результате которой давление в предсердиях несколько повышается, и порции крови перекачиваются в расслабленные желудочки, давление в которых близко к нулю. В момент следующей за систолой предсердий систолы желудочков давление в них нарастает, и, когда оно становится выше такового в проксимальном отделе сосудистого русла, кровь из желудочков изгоняется в соответствующие сосуды. В момент общей паузы сердца происходит основное наполнение желудочков кровью, пассивно возвращающейся к сердцу по венам; сокращение же предсердий обеспечивает дополнительную подкачку незначительного количества крови в желудочки.

Рис. 10. Схема работы сердца

Рис. 11. Схема, показывающая направление тока крови в сердце