Физиологические свойства сердечной мышцы и их отличия от скелетной мускулатуры, специфика сердечного сокращения.

Сердечная мышца, как и скелетная, обладает возбуди­мостью, способностью проводить возбуждение (проводимостью) и сократи­мостью. Физиологическими особенностями сердечной мышцы является удлиненный рефрактерный период и автоматия.

автоматия. Способность сердца ритмически сок­ращаться без внешних раздражений, под влиянием импульсов, воз­никающих в нем самом, называется автоматиейсердца.

В сердце различают рабочую мускулатуру, представ­ленную поперечнополосатой мышцей, в которой клетки кардиомиоциты образуют функциональный синцитий, а также атипические мышечные клетки (пейсмекеры), в которых возникает и проводится возбуждение. Клетки этой ткани богаты протоплаз­мой, поперечная же исчерченность в них выражена менее четко. К узлам атипической ткани подходят нервные волокна от блуждающих и симпатических нервов.

Скопление атипиче­ских клеток образуют проводящую систему сердца (рис.7.12):

В проводящей системе сердца различают:

- синоатриальный узел (СА) –синусовый или предсердно-синусный, или узел Кисс-Фляка (водитель ритма первого порядка), располагающегося на задней стенке правого предсердия у места впа­дения полых вен;

- атриовентрикулярный узел (АВ) –предсердно-желудочковый или узел Ашоф-Тавара, (водитель ритма второго порядка), находящийся в правом предсердии вблизи пере­городки между предсер­диями и желудочками;

- пучок Гиса, (водитель ритма третьего порядка), отходит от атриовентрикулярного узла одним стволом, а затем делится на две ножки (ножки пучка Гиса), идущие к правому и левому желу­дочкам по межжелудочковой перегородке. Заканчивается пучок Гиса в толще мышц волокнами Яна Пуркинье, проводящими возбуждение к мускулатуре желудочков.

Рис. 7.12. Проводящая система сердца (http://medbook.medicina.ru/chapter.php?id_level=26).

Синоатриальный узел является ведущим в деятель­ности сердца (главный водитель ритма), в нем генерируются импуль­сы с частотой 60-80 ударов в минуту, определяющие частоту сокращений сердца. В норме атриовентрикулярный узел и пучок Гиса являются толь­ко передатчиками возбуждения из ведущего узла к сер­дечной мышце. Однако им присуща способность к автоматии, только выражена она в меньшей степени, чем у синоатриального узла, и проявляется лишь в условиях патологии. Атриовентрикулярный узел способен генерировать импульсы с частотой 40-50 в минуту, пучок Гиса – 30-40, волокна Пуркинье – 10-20 импульсов в минуту. Такая последовательность называется убывающим градиентом автоматии.

Возбудимость сердца. В сердце в отличие от других возбудимых тканей имеется значительно выраженный и удлиненный рефрактерный период. Он характеризуется резким снижением возбудимости ткани во время ее активности. Выделяют абсолютный и относительный рефрактерный период (р.п.). Во время абсолютного р.п. какой бы силы не наносили раздражения на сердечную мышцу, она не отвечает на него возбуждением и сокращением. Он соответствует по времени систоле и началу диастолы предсердий и желудочков. Во время относительного р.п. возбудимость сердечной мышцы постепенно возвращается к исходному уровню. В этот период мышца может ответить на раздражитель сильнее порогового. Он обнаруживается во время диастолы предсердий и желудочков.

Сокращение миокарда продолжается около 0.3 с, по времени примерно совпадает с рефрактерной фазой. Следовательно, в период сокращения сердце неспособно реагировать на раздражители. Благодаря выраженному р.п., который длится больше чем период систолы, сердечная мышца неспособна к тетаническому (длительному) сокращению и совершает свою работу по типу одиночного мышечного сокращения.

Сердечная мышца менее возбудима, чем скелетная. Для возникновения воз­буждения в сердечной мышце необходимо применить бо­лее сильный раздражитель, чем для скелетной. 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.

Проводимость сердца. Она обеспечивает распростране­ние возбуждения от клеток водителей ритма по всему миокарду. Распространение возбуждения по сердцу осуществляется электри­ческим путем.Волны возбуждения проводятся по во­локнам сердечной мышцы и атипической 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 клеткам проводящей системы сердца—0,2 - 4,2 м/с. Наибольшей проводимостью обладают волокна Пуркинье – 3,0 - 4,2 м/с. В атриовентрикулярном узле скорость проведения возбуждения равна 0,2 м/с, в пучке Гиса – 1,0 – 1,5 м/с. Скорость же проведения возбуждения от мышечных волокон предсердий к атриовентрикулярному узлу невысока. Происходящая здесь задержка распространения возбудительного процесса обеспечивает последовательность в работе предсердий и желудочков. Время полного охвата возбуждением желудочков – 0,01 – 0,015 с.

Сократимость сердечной мышцы. 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.

В отличие от скелетных мышц, сократительная реакция которых нарастает при увеличении силы раздражителя сверх пороговой величины, для сердечной мышцы пороговое раздражение является одновременно и максимальным (закон «все или ничего»). Этот обусловлено тем, что волокна миокарда соединены протоплазматическими мостиками.

7.3. Производительность работы сердца. Методы определения.

Важнейшие показатели производительности работы сердца – это его объёмы: систолический (СОК) или ударный (УОК), минутный (МОК) или сердечный выброс, а также частота сердечных сокращений (ЧСС).

Систолический объём крови (ударный объём)– количество крови, которое сердце выбрасывает в соответствующие сосуды при каждом сокращении желудочка. Зависит эта величина от размеров сердца, венозного притока к сердцу и от силы его сокращений. В состоянии покоя СО в норме 60-80 мл. При сравнительно лёгкой мышечной работе может доходить до 120-150, а у наиболее тренированных спортсменов – до 200 мл и несколько выше. Тяжёлая работа не даёт уже прироста, а может даже снижать величину показателя. Определить СО можно косвенным путём, по формуле Старра:

СО = 90,97 + 0,54ПД – 0,57ДД – 0,61В, где

СО – систолический объём,

ПД – пульсовое давление (АД систолической – АД диастолическое),

ДД – диастолическое давление,

В – возраст в годах.

Минутный объём крови – количество крови, перекачиваемое сердцем в аорту и легочный ствол за 1 минуту. МОК есть произведение двух параметров: СО и ЧСС. Частота сердечных сокращений в покое 60-80 уд/мин., критический уровень повышения ЧСС, обеспечивающий наибольшую величину МОК – составляет 180-200 уд/мин. или несколько выше. В состоянии покоя МОК колеблется в пределах 3-6 л/мин. При мышечной деятельности он увеличивается: при лёгкой работе до 10-15 л/мин., а при очень напряжённой, у высокотренированных спортсменов, может доходить до 40 л/мин.

Для определения МОК применяют формулу Фика:

МОК = О₂ / (С_{О2 АРТ} – С_{О2 ВЕН}), где

МОК – минутный объём крови,

О₂ – поглощение кислорода в лёгких, мл / мин,

С_{О2 АРТ} – содержание кислорода в артериальной крови, мл / л,

С_{О2 ВЕН -} содержание кислорода в венозной крови, мл / л.

С тем чтобы нивелировать влияние индивидуальных антропометрических различий на величину МОК, его выражают в виде сердечного индекса – величина МОК, делённая на площадь поверхности тела (2-4 л/мин./ м²).

Факторы, влияющие на МОК:

1. общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС);

2. систолический объем крови;

3. частота сердечных сокращений;

4. венозный возврат.