Основы строения и функции сердца
Насосная функция сердца
Сердце располагается в центре грудной клетки, заключено в тонкую фиброзную околосердечную сумку, перикард, и поддерживается крупными кровеносными сосудами. Небольшое количество жидкости в полости перикарда смачивает поверхность сердца и способствует его свободным движениям во время сокращения и расслабления
Единственной функцией сердца является обеспечение энергией, которая необходима для циркуляции крови в сердечно-сосудистой систем.е. Кровоток через все органы тела осуществляется пассивно и происходит только благодаря тому, что при осуществлении насосной деятельности сердца артериальное давление поддерживается на более высоком уровне, чем венозное Насос правого сердца создает энергетический импульс, необходимый для передвижения крови через сосуды легких, а насос левого сердца обеспечивает необходимую энергию для перемещения крови через органы тела.
Путь крови через камеры сердца указан на рис. 2-1. Венозная кровь возвращается из органов тела в правое предсердие через верхнюю и нижнюю полые вены. Она
проходит через трикуспидальный клапан в правый желудочек, а отсюда прогоняется через клапан легочной артерии в легочное кровообращение через легочные артерии Насыщенная кислородом венозная легочная кровь течет по легочным Ьенам в левое предсердие и проникает через митральный клопам в левый желудочек Отсюда кровь прогоняется через аор тальный клапан в аорту для дальнейшего распределения по органам тела
Хотя в целом анатомические характеристики насоса правого сердца несколько отличаются от таковых левого сердца, тем не менее, их деятельность как насосов идентична Каждый насос состоит из желудочка, который является закрытой камерой, окруженной мышечной стенкой, как показано на рис 2-2
. Клапаны имеют такое строение, чтобы кровоток мог осуществляться только в одном направлении, они пассивно открываются и закрываются, реагируя на динамику градиента давления вокруг них Насосная деятельность желудочка осуществляется за счет циклического изменения полости желудочков в результате ритмичного и синхронного сокращения и расслабления отдельных клеток сердечной мышцы, которые концентрически располагаются в толще стенки желудочка Когда мышечные клетки желудочка сокращаются, то в желудочковой ткани возникает концентрическое напряжение, которое создает постепенно нарастающее давление внутри камеры Как только желудочковое давление превышает давление в легочной артерии (правый насос) или аорте (левый насос), кровь с силой выбрасывается из камеры через выходной клапан, как показано на рис 2-2
Эта фаза сердечного цикла, во время которой сокращаются клетки мускулатуры желудочка, называется систолой Так как во время систолы давление в желудочке выше, чем в предсердии, то атриовентрикулярный (AV) клапан закрыт.
Когда мышечные клетки желудочка расслабляются, давление в желудочке падает ниже, чем в предсердии, AV клапан открывается и желудочек заполняется вновь кровью, как показано на рис 2-2 Эта часть сердечного цикла называется диастолой Клапан на выходе во время диастолы закрыт, так как артериальное давление выше, чем внутрижелудочковое После периода диастолического заполнения начинается систолическая фаза нового сердечного цикла «
Возбуждение сердца
Для того чтобы насосная деятельность сердца была эффективной, необходима точная координация сокращений миллионов отдельных клеток сердечной мышцы Сокращение каждой отдельной клетки вызывается когда электрический импульс воз буждения {потенциал действия) распространяется по ее мембране Правильная ко ординация сократительной активности отдельных клеток сердечной мускулатуры до стигается прежде всего, посредством проведения данного потенциала действия от одной клетки к другой через вставочные диски, которые объединяют все клетки сердца в единый функциональный синцитии (т е ткань, которая функционирует, как синх ронно работающая система)
Кроме того, мышечные клетки в некоторых участках сердца специфично приспо соблены для регуляции частоты возбуждения миокарда пути проведения и скорости распространения импульсов через различные отделы сердца Основные компоненты этой специализированной системы, отвечающей за процессы возбуждения и проведения в сердце, показаны на рис 2-3 Она включает синоатриальный узел (SA узел),
предсердные межузловые пути, атриовентрикулярный узел (AV узел), общий AV узловой пучок Гиса, правая и левая ножки пучка, состоящие из специализированных клеток, называемых волокнами Пуркинье.
SA узел расположен в области впадения верхней полой вены в правое предсердие. Специализированные клетки предсердной мускулатуры этой зоны могут спонтанно генерировать потенциалы действия, которые в дальнейшем распространяются по всему сердцу, вызывая его сокращение. Эта зона SA узла в норме функционирует как внутрисердечный водитель ритма. Потенциал действия далее распространяется по стенке предсердия в виде волны, исходящей из SA узла Хотя есть некоторые доказательства существования особых путей проведения в предсердии от SA узла к AV узлу через передние, средние и задние межузловые пучки, анатомически эти пути недостаточно различимы.
Скорость проведения сигнала по предсердию составляет около 1 м/с и волна потенциала действия достигает AV узла примерно через 0,08 с после того, как она возникла в БАузле.
AV узел состоит из мелких специализированных клеток, расположенных на правой поверхности межпредсердной перегородки непосредственно под эндокардом. Ниж-ияя часть AV узла состоит из параллельно ориентированных волокон, которые в норме образуют только мостик из смежных клеток сердца через хрящевидное образование,
создающее опору для клапанов сердца и электрически изолирующее предсердия от желудочков. Распространение импульса через эту зону AV узла происходит очень медленно (=0,05 м/с) и поэтому между возбуждением предсердия и желудочков возникает промежуток длительностью = 0,15 с.
В области вхождения пучка Гиса в ткань межжелудочковой перегородки, пучок распадается на левую и правую ножки, которые состоят из волокон Пуркинье большого диаметра. Эти специализированные мышечные волокна быстро (со скоростью 3 м/с) проводят импульс по перегородке до субэндокардиальных слоев миокарда, основания папиллярных мышц и далее, через пенетрирующие волокна, проходят в эпикардиальный слой мышечной ткани правого и левого желудочка. Волна возбуждения, проходя по многочисленным веточкам волокон Пуркинье, в конечном итоге достигает обычных мышечных клеток. Это приводит к быстрому, почти одновременному возбуждению всех клеток желудочковой мускулатуры.
Нервная регуляция деятельности сердца
Хотя сердцу присущ автоматизм, на его деятельность существенное влияние могут оказывать нервные импульсы, исходящие как из симпатического, так и из парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Эти импульсы позволяют нам приспособитьдеятельностьсердечного насоса к изменяющимся гомеостатическим потребностям организма Все отделы сердца обильно иннервированы адренергическими симпатическими волокнами. При возбуждении эти симпатические нервные окончания выделяют норадреналин на мышечные клетки. Норадреналин взаимодействует с бета-адренергическими рецепторами в клетках миокарда, что увеличивает частоту сердечных сокращений, скорость проведения потенциала действия и силу сокращения. В целом возбуждение симпатических нервов ведет к усилению насосной деятельности сердца.
Волокна холинергических парасимпатических нервов подходят к сердцу от блуждающего нерва и иннервируют SA узел, AV ^зел и предсердную мускулатуру. При возбуждении эти парасимпатические нервные окончания выделяют ацетилхолин на мышечные клетки. Ацетилхолин взаимодействует с мускариновыми рецепторами, расположенными на клетках миокарда, что ведет к уменьшению числа сердечных сокращений (SA узел) и скорости проведения потенциала действия (AV узел)
Парасимпатические нервы могут также уменьшать силу сокращения предсердных, но не желудочковых мышечных волокон В целом активация парасимпатической системы ведет к ослаблению деятельности сердечного насоса. Обычно усиление активности парасимпатического отдела сопровождается снижением активности симпатического отдела, и наоборот.
Необходимые условия для эффективной насосной функции сердца
Для того чтобы насосная функция желудочков сердца была достаточно эффективной, пять следующих основных аспектов его деятельности должны осуществляться должным образом.
Сокращения отдельных клеток сердечной мышцы должны происходить синхронно через равные интервалы времени (не аритмично)
Клапаны должны открываться полностью (не должно быть стеноза)
В закрытом состоянии клапаны не должны пропускать жидкость (не должно быть их недостаточности или регургитации)
Сокращения миокарда должны быть сильными (не должно быть его недостаточности)
Во время диастолы желудочки должны адекватно наполняться