Сердце, его строение и работа

Сердце – это полый мышечный орган, имеющий форму конуса. Оно расположено в грудной полости позади грудины. Широкое основание сердца направлено вправо, вверх и кзади. Верхушка – влево, вниз и кпереди.

Стенка сердца состоит из трех слоев. Внутренний слой – эндокард, представляет собой слой уплощенных эндотелиальных клеток, точно таких же, какими изнутри выстланы все кровеносные сосуды. Выросты эндокарда образуют клапаны сердца. Средний слой – миокард состоит из особой сердечной поперечнополосатой мышечной ткани. В миокарде различают 2 отдела: менее выраженную мускулатуру предсердий и мощную мускулатуру желудочков. Мышечные волокна предсердий и желудочков не соединяются между собой. Правильная последовательность сокращений предсердий и желудочков обеспечивается так называемой проводящей системой сердца, состоящей из мышечных волокон особого строения. Эти волокна образуют в миокарде предсердий и желудочков узлы и пучки. Сердце заключено в околосердечную сумку или сорочку, называемую перикардом. Перикард состоит из двух листков. Внутренний листок покрывает наружную поверхность сердца, являясь третьим слоем сердечной стенки, и носит название – эпикард. Между внутренним и наружным слоем перикарда имеется щелевидная полость, содержащая небольшое количество жидкости. Она способствует уменьшению трения между листками при сердечных сокращениях. Сердце продольной перегородкой разделено на 2 половины – правую и левую. В правой течет венозная кровь, в левой – артериальная. Каждая половина состоит из предсердия и желудочка. Таким образом, сердце человека – четырехкамерное. Каждое предсердие сообщается с соответствующим желудочком посредством предсердно-желудочкового отверстия. В правое предсердие кровь поступает по двум самым крупным венам – верхней и нижней полым венам. В левое предсердие впадают 4 легочные вены, несущие артериальную кровь из легких. Из правого желудочка выходит легочный ствол, по которому венозная кровь поступает в легкие. Из левого желудочка выходит аорта. Между предсердиями и желудочками располагаются створчатые клапаны. Между левым предсердием и левым желудочком клапан имеет 2 створки и называется двухстворчатым. Клапан между правым предсердием и правым желудочком имеет 3 створки и называется трехстворчатым. Около отверстия легочного ствола и отверстия аорты имеются клапаны в виде трех карманов, открывающиеся по направлению тока крови в этих сосудах - это полулунные клапаны. Створчатые клапаны снабжены сухожильными нитями, которые предупреждают их выворачивание при систоле желудочков.

При нормальной частоте сокращений полный цикл сердечной деятельности продолжается 0,8 с. Предсердие и желудочки сокращаются не одновременно, а последовательно. Сокращение мышц сердца называется систолой, а расслабление диастолой.

Цикл деятельности сердца складывается из трех фаз:

Первая фаза – систола предсердий (длится 0,1 с).

Вторая фаза – систола желудочков (длится 0,3 с).

Третья фаза – общая пауза (длится 0,4 с).

Во время общей паузы расслаблены и желудочки сердца и предсердие. В течение сердечного цикла предсердия сокращаются 0,1 с, а 0,7 с – расслаблены, т.е. отдыхают. Желудочки сокращаются 0,3 с, а отдыхают 0,5 с. При учащении сердцебиения упрочение сердечного цикла происходит за счет общей паузы, т.е. сокращения отдыха, а продолжительность систолы предсердий и желудочков почти не меняется. Во время общей паузы мускулатура предсердий и желудочков расслаблена, створчатые клапаны открыты, а полулунные закрыты. Вследствие разности давлений кровь притекает из вен в предсердие и т.к. клапаны между предсердиями и желудочками открыты, свободно протекает в желудочки. Следовательно, во время общей паузы все сердце постепенно заполняется кровью и к концу ее желудочки уже заполнены на 70%. Систола предсердий начинается с сокращения кольцевой мускулатуры, окружающей устья вен, впадающих в сердце. Вследствие этого при систоле предсердий кровь выталкивается только в одном направлении, т.е. в желудочке. Тотчас после окончания систолы предсердий начинается систола желудочков. Уже в самом ее начале захлопываются предсердно-желудочковые клапаны. Полулунные клапаны под давлением крови открываются и кровь изгоняется из желудочков в легочный ствол и аорту.

Регуляция и координация сократительной функции сердца или его автоматия осуществляется его проводящей системой, образованной атипичными мышечными волокнами.

Центрами проводящей системы являются 2 узла:

1) синусо-предсердный – расположен в стенке правого предсердия и отдающий ветви к миокарду предсердий.

2) Предсердно-желудочковый – находится в толще нижнего отдела межпредсердной перегородки, от него отходит предсердно-желудочковый пучок (пучок Гиса), который продолжается в межжелудочковую перегородку, где делится на правую и левую ножки, которые затем переходят в окончательное разветвление волокон (волокна Пуркинье) и заканчиваются в миокарде желудочков.

Автоматия сердца – это способность к ритмическому сокращению миокарда под влиянием импульсов, возникающих в проводящей системе сердца, образующие ее атипичные миоциты-пейсмекеры.

Первый, синусо-предсердный узел проводящей системы является главным центром автоматии сердца или пейсмекером 1-го порядка, от этого узла возбуждения распространяется на рабочие клетки миокарда предсердия и по специальным внутрисердечным проводящим пучкам достигают 2-го узла.

Предсердно-желудочковый, который так же способен генерировать импульсы, этот узел – пейсмекер 2-го порядка.

3-й уровень, который обеспечивает ритмическую деятельность сердца расположен в пучке Гиса и волокнах Пуркинье, это пейсмекер 3-го порядка.

В обычных условиях частоту и ритм сердечных сокращений определяет синусо-предсердный узел, он подчиняет себе все нижележащие образования проводящей системы и навязывает им свой ритм. Возбуждение через проводящую систему распространяется только в одном направлении. Ретроградное проведение импульсов невозможно. Необходимым условием нормальной работы сердца является анатомическая целостность его проводящей системы. Если в пейсмекере 1-го порядка возбуждение не возникает или блокируется его передача, то роль водителя ритма берет на себя пейсмекер 2-го порядка, если же передача возбуждения к желудочкам невозможна, они начинают сокращаться в ритм пейсмекера 3-го порядка.

При поперечной блокаде, предсердия и желудочки сокращаются каждый в своем ритме, а повреждения водителей ритма приводят к полной остановке сердца.

Помимо автоматии сердечная мышца характеризуется возбудимостью, проводимостью, сократимостью и рефлекторностью.

Возбудимость сердечной мышцы возникает под влиянием электрических, химических, термических и фармакологических раздражителей, которые переводят ее в возбужденное состояние. Происходит это следующим образом:

Как и в любой возбудимой ткани, наружная мембрана рабочих клеток сердца поляризована, снаружи она заряжена положительно, а изнутри – отрицательно, это состояние возникает в результате концентрации ионов Na и K по обе стороны мембраны, а также в результате разной проницаемости мембраны для этих ионов. В состоянии покоя, через мембрану кардио-миоцитов не проникает натрий и только частично проникает калий. Вследствие диффузии ионы калия выходят из клетки, увеличивая положительный заряд на ее поверхности. Внутренняя сторона мембраны при этом становится отрицательной. Под влиянием раздражителя любой природы в клетку поступает ионы натрия, в этот момент на поверхности мембраны возникают отрицательные электрические заряды и развивается реверсия потенциалов. Амплитуда потенциала действия для сердечного мышечного волокна составляет около 100 мВ и более. Возникший потенциал деполяризуется мембранами соседних клеток, в них появляется собственный потенциал действия и происходит распространение возбуждения по клеткам миокарда. Процесс распространения возбуждения одинаков как в рабочем миокарде, так и водителе ритма.

Проводимость сердечной мышцы заключается в скорости прохождения возбуждения по её волокнам. Эта скорость неодинакова. По волокнам мышц предсердий, возбуждение распространяется со скоростью 0.8-1 м/с. По волокнам мышц желудка 0.8-0.9 м/с. По волокнам проводящей системы от 2-4.2 м/с. Для сравнения по волокнам скелетной мышцы, возбуждение распространяется со скоростью около 5 м/с.

Сократимость сердечной мышцы так же имеет свои особенности. Первыми сокращаются мышцы предсердия, затем сосочковые мышцы и субэндокардиальный слой мышц желудочков, далее сокращение охватывает и глубокие слои желудочков. Изменение сократительной силы мышц сердца возникает периодически, осуществляется при помощи двух механизмов саморегуляции: гетерометрического и гомометрического.

В основе гетерометрического механизма лежит изменение исходных размеров длины волокон миокарда, которое возникает при изменении притока венозной крови. Чем сильнее сердце расширено во время диастолы, тем сильнее оно сокращается во время систолы.

Гомометрический механизм основан на действие биологически активных веществ, так как адреналин и норадреналин, непосредственно влияющие на метаболизм и выработку энергии в мышечных волокнах.

Рефрактерность сердечной мышцы характеризуется резким снижением возбудимости ткани на протяжении её активности. Абсолютно рефрактерный период приходится на систолу сердечной мышцы. В это время при нанесении электрических раздражений, сердце не ответит на них сокращением во время диастолы. Возбудимость сердечной мышцы постепенно восстанавливается и в этот период она отвечает на любые раздражения сильнее пороговых.