Лекция № 3 СЕРДЦЕ И ЕГО ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА
1. Сердце. Большой и малый круг кровообращения.
2. Основные свойства сердечной мышцы.
3. Электрокардиография.
4. Ритм работы сердца, его характеристика.
5. Регуляция деятельности сердца.
1 вопрос Кровообращение представляет собой физиологические процессы, обеспечива-ющие непрерывное движение крови в организме благодаря деятельности сердца и сосудов.
Сердце — это орган кровеносной системы, сокращения которого создают энергию для движения крови. Форма сердца приближается к конической с закругленными верхушкой и основанием. Масса сердца колеблется в пределах 200—400 г. В сердце различают четыре полости: правые предсердие и желудочек и левые предсердие и желудочек. Предсердия разделены межпредсердной перегородкой, желудочки — межжелудочковой. Эти перегородки обеспечивают раздельный кровоток по большому и малом) кругам кровоообращения, т. е. препятствуют смешиванию артериальной и венозной крови. От желудочков предсердия отделяются предсердно-желудочковыми клапанами, с помощью которых осуществляется направленное движение крови в сердце. В правое предсердие впадают верхняя и нижняя полые вены, В левое — легочные вены. От правого желудочка отходит легочный ствол, от левого — аорта. Отверстия каждого из этих крупных сосудов отделены от полостей желудочков сердца соответственно клапаном легочного ствола и клапаном аорты.
Толщина стенок различных отделов сердца неодинакова и определяется их функцио-нальной ролью. У левого желудочка она составляет 10-15 мм, у правого — 5-8 мм и у предсердий — 2-3 мм. Масса сердца равна 250-300 г, а объем желудочков —250-300 мл. Сердце снабжается кровью через коронарные (венечные) артерии, начинающиеся у места выхода аорты. Кровь через них поступает только во время расслабления миокарда, количество которой в покое составляет 200-300 мл•мин, а при напряженной физической работе может достигать 1000 мл • мин.
От сердца, являющегося центром сердечно-сосудистой системы, берут начало большой и малый круги кровообращения.
Малый круг кровообращения начинается легочным стволом, отходящим от правого желудочка сердца.
Сокращаясь, правый желудочек выбрасывает венозную, отработанную кровь в легочную артерию и далее в легкие. В капиллярах легких кислород вступает в нестойкое соединение с гемоглобином эритроцитов, углекислый газ при этом поступает в воздух легких. Обогащенная кислородом кровь через легочные вены попадает в левое предсердие. Путь крови от правого желудочка через капилляры легких до левого предсердия называется малым кругом кровообращения.
Из левого предсердия кровь попадает в левый желудочек, откуда начинается большой круг кровообращения. Левый желудочек, сокращаясь, выбрасывает кровь в аорту — самую крупную артерию нашего тела, которая разветвляется на более мелкие артерии, переходящие в густые капиллярные сети .
Кровь, омывая все ткани, отдает им кислород, забирает питательные вещества из кишечника, отдает их тканям, а также насыщается углекислым газом и другими продуктами жизнедеятельности клеток. Постепенно капилляры сливаются в две большие полые вены, по которым кровь попадает в правое предсердие, замыкающее большой круг кровообращения. Венозная кровь из правого предсердия попадает в правый желудочек, откуда вновь направляется по малому кругу кровообращения и т. д.
2 вопрос К основным свойствам сердечной мышцы относятся автоматия, возбудимость, проводимость и сократимость.
Автоматией сердца называется его способность к ритмическому сокращению без внешних раздражений под влиянием импульсов, возникающих в самом органе. Возбуждение в сердце возникает в месте впадения полых вен в правое предсердие, где находится так называемый синоатриальный узел (узел Кис-Фляка),являющийся главным водителем ритма сердца. Далее возбуждение по предсердиям распространяется до атрио-вентрикулярного узла (узел Ашоф-Тавара),расположенного в межпредсердной перегородке правого предсердия, затем по пучку Гиcа, его ножкам и волокнам Пуркинье оно проводится к мускулатуре желудочков.
Автоматия обусловлена изменением мембранных потенциалов в водителе ритма, что связано со сдвигом концентрации ионов калия и натрия по обе стороны деполяризованных клеточных мембран. На характер проявления автоматии влияет содержание солей кальция в миокарде, рН внутренней среды и ее температура, некоторые гормоны (адреналин, норадреналин и ацетилхолин).
Возбудимость сердца проявляется в возникновении возбуждения при действии на него электрических, химических, термических и других раздражителей. В основе процесса возбуждения лежит появление отрицательного электрического потенциала в первоначально возбужден ном участке, при этом сила раздражителя должна быть не менее пороговой. Сердце реагирует на раздражитель по закону «Все или ничего», т. е. или не отвечает на раздражение, или отвечает сокращением максимальной силы. Однако этот закон проявляется не всегда. Степень сокращения сердечной мышцы зависит не только от силы раздражителя, но и от величины ее предварительного растяжения, а также от температуры и состава питающей ее крови.
Проводимость сердца обеспечивает распространение возбуждения от клеток водителей ритма по всему миокарду. Проведение возбуждения по сердцу осуществляется электрическим путем. Потенциал действия, возникающий водной мышечной клетке, является раздражителем для других. Проводимость в разных участках сердца неодинакова и зависит от структурных особенностей миокарда и проводящей системы, толщины миокарда, а также от температуры, уровня гликогена, кислорода и микроэлементов в сердечной мышце.
Сократимость сердечной мышцы обусловливает увеличение напряжения или укорочение ее мышечных волокон при возбуждении. Сила сокращения сердца прямо пропорциональна длине его мышечных волокон, т. е. степени их растяжения при изменении величины потока венозной крови. Иными словами, чем больше сердце растянуто во время диастолы, тем оно сильнее сокращается во время систолы. Эта особенность сердечной мышцы получила название закона сердца Франка - Старлинга.
3 вопрос Сердце представляет собой источник электрических потенциалов, который в процессе своей деятельности генерирует электрические токи, распространяющиеся по всему телу в силу высокой его электропроводности.
Электрокардиография - метод регистрации электрических явлений возникающих в сердце во время сердечного цикла. Отражением электрических явлений, происходящих в сердце, является кривая - электрокардиограмма (ЭКГ). При анализе ЭКГ определяют величину зубцов в милливольтах и длину интервалов между ними в долях секунды. ЭКГ обычно состоит из трех направленных вверх положительных зубцов – P, R, T и двух направленных вниз отрицательных зубцов – Q и S. Зубец Р отражает возбуждение предсердий, интервал Р-Q — время проведения возбуждения от предсердия к желудочкам (0,12-0,20с). Комплекс зубцов QRS (0,06-0,09 с) характеризует возбуждение желудочков, а интервал S-Т и зубец Т — процессы восстановления в желудочках, т. е. их реполяризацию. Интервал Q-Т(0,36-0,40с), называемый электрической систолой, отражает распространение электрических процессов в миокарде, т. е. его возбуждение. Время возбуждения миокарда зависит от продолжительности сердечного цикла, которую удобнее всего определять по интервалу R-R.
По показателям ЭКГ можно судить об автоматии, возбудимости и проводимости сердечной мышцы; сократимость определяется чаще всего с помощью механокардиографии. Особенности автоматии сердца проявляются в изменениях частоты и ритма зубцов, возбудимости – динамикой ритма и вольтажом зубцов, а проводимости - продолжительностью интервалов ЭКГ. Сократимость характеризуется высотой и колебаниями зубцов механокардиограммы.
4 вопрос Ритм работы сердца зависит от возраста, пола, массы тела, тренированности. У молодых здоровых людей частота сердечных сокращений (ЧСС) составляет 60-80ударов в 1 минуту. ЧСС менее 60 ударов в 1 мин. называется брадикардией, а более 90—тахикардией. У здоровых людей может наблюдаться синусовая аритмия, при которой разница в продолжительности сердечных циклов в покое составляет 0,2-0,3 с и более. Иногда аритмия связана с фазами дыхания (дыхательная аритмия), она обусловлена преобладающими влияниями блуждающего или симпатического нервов. В этих случаях сердцебиения учащаются при вдохе и урежаются при выдохе.
Безостановочное движение крови по сосудам обусловлено ритмическими сокращениями сердца, которые чередуются с его расслаблением. Сокращение сердечной мышцы называется систолой, а ее расслабление — диастолой. Период, включающий систолу и диастолу, составляет сердечный цикл. Он состоит из трех фаз: систолы предсердий, систолы желудочков и общей диастолы сердца.
Длительность сердечного цикла зависит от ЧСС. При сердечном ритме 75 ударов в 1 мин, она составляет 0,8 с, при этом систола предсердия равна 0,1 с, систола желудочков — 0,33 с и общая диастола сердца — 0,37с.
Левый и правый желудочки при каждом сокращении сердца человека изгоняют соответственно в аорту и легочные артерии примерно 60-80 мл крови; этот объем называется систолическим или ударным объемом крови (УОК). Умножив УОК на ЧСС, можно вычислить минутный объем крови (МОК), который составляет в среднем 4,5-5 л. При мышечной деятельности СОК может возрастать до 100-150 мл и более, а МОК— до 30-35 литров.
5 вопрос Главную роль в регуляции деятельности сердца играют нервные и гуморальные влияния. Сердце сокращается благодаря импульсам, поступающим от главного водителя ритма, деятельность которого контролируется центральной нервной системой.
Нервная регуляция деятельности сердца осуществляется эфферентными ветвями блуждающего и симпатического нервов. Исследование нервной регуляции деятельности сердца началось с открытия в Петербурге в 1845 г. братьями Вебер тормозящего влияния блуждающего нерва, а в 1867 г. там же братья Цион обнаружили ускоряющее влияние симпатического нерва. И лишь благодаря опытам И. П. Павлова (1883) было показано, что различные волокна этих нервов по-разному влияют на работу сердца. Так, раздражение одних волокон блуждающего нерва вызывает урежение сердцебиений, а раздражение других — их ослабление. Некоторые волокна симпатического нерва учащают ритм сердечных сокращений, другие — усиливают их. Центры блуждающих нервов находятся в продолговатом мозге. Вторые их нейроны расположены непосредственно в нервных узлах сердца. Отростки этих нейронов иннервируют синоатриальный и атриовентрикулярный узлы и мышцы предсердий; миокард желудочков блуждающими нервами не иннервируется. Нейроны симпатических нервов расположены в верхних сегментах грудного отдела спинного мозга, отсюда возбуждение передается в шейные и верхние грудные симпатические узлы и далее к сердцу. Импульсы с нервных окончаний передаются на сердце посредством медиаторов. Для блуждающих нервов медиатором служит ацетилхолин, для симпатических — норадреналин.
В рефлекторной регуляции работы сердца участвуют центры продолговатого и спинного мозга, гипоталамуса, мозжечка и коры больших полушарий, а также рецепторы некоторых сенсорных систем (зрительной, слуховой, двигательной, вестибулярной). Большое значение в регуляции сердца и кровеносных сосудов имеют импульсы от сосудистых рецепторов, расположенных в рефлексогенных зонах (дуга аорты, бифуркация сонных артерий идр.).Такие же рецепторы имеются и в самом сердце. Часть этих рецепторов воспринимает изменения давления в сосудах (барорецепторы). Хеморецепторы возбуждаются в результате сдвигов химического состава плазмы крови при увеличении в ней рСО2 или снижения рО2
На деятельность сердечно-сосудистой системы влияют импульсы от рецепторов лег-ких, кишечника, раздражение тепловых и болевых рецепторов, эмоциональных и условно рефлекторных воздействий. В частности, при повышении температуры тела на 1 градус частота сердцебиений возрастает на 10 ударов в 1 минуту.
Гуморальные влияния на сердце могут оказываться гормонами, продуктами распада углеводов и белков, изменениями рН, ионов калия и кальция. Адреналин, норадреналин и тироксин усиливают работу сердца, ацетилхолин — ослабляет. Снижение рН, увеличение уровня мочевины и молочной кислоты повышают сердечную деятельность. При избытке ионов калия урежается ритм и уменьшается сила сокращений сердца, его возбудимость и проводимость. Высокая концентрация калия приводит к расслоению миокарда и остановке сердца в диастоле. Ионы кальция учащают ритм и усиливают сердечные сокращения, повышают возбудимость и проводимость миокарда; при избытке кальция сердце останавливается в систоле.