ЛЕКЦИЯ 16. ФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ЛЕКЦИЯ 17. ВНЕШНИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ РАБОТЫ СЕРДЦА, СПОСОБЫ ИХ РЕГИСТРАЦИИ. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЕРДЦА.

ЛЕКЦИЯ 18. РЕГУЛЯЦИЯ РАБОТЫ СЕРДЦА.

ЛЕКЦИЯ 16. ФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Сердце: функция, цикл сердечной деятельности, давление в полостях сердца.

Клетки нашего организма не имеют непосредственного соприкосновения с внешней средой и снабжение их питательными веществами и кислородом, так же, как и удаление углекислоты и других продуктов клеточного обмена, осуществляется посредством жидкостей: межклеточной, лимфы, спинномозговой жидкости и крови. Между клетками и кровью существует постоянный обмен. Кислород и питательные вещества непрерывно переходят через эндотелий капилляров в тканевую жидкость и из нее проникают в клетки. Углекислота и другие продукты метаболизма клеток, подлежащие выделению из организма, переходят из клеток в тканевую жидкость и оттуда в кровеносные капилляры.. Кровообращение происходит в результате деятельности сердца, зависит от деятельности кровеносных сосудов и регулируется при помощи механизмов, видоизменяющих кровоток в интересах отдельных органов и организма в целом.

У позвоночных животных сердечно-сосудистая система замкнутая и образует у млекопитающих два круга - большой и малый. Главным насосом крови является сердце, расположенное в грудной клетке.

Отделы сосудистой системы. Обедненная кислородом кровь от органов и тканей поступает к правому предсердию, затем изливается в правый желудочек, последний выбрасывает ее в легкие. Движение крови по сосудам легких от правого сердца к левому называется легочным кровообращением или малым кругом. В легких кровь насыщается кислородом и перекачивается левым сердцем по всем органам и тканям. Кровоснабжение через левое сердце и отток крови носит название системного кровообращения или большого круга.

Особенности микроструктуры сердечной мышцы. Сердечная мышца представляет непрерывный слой, состоящий из мышечных (миокардиальных) волокон. В стенках всех камер миокард имеет характерное строение и ряд уникальных функциональных особенностей. Миокард представляет типическую, рабочую мускулатуру сердца. Волокна сердечной мышцы имеет строение, похожее на строение волокон скелетных мышц. Они обладают таким же сократительным аппаратом в виде миофибрилл. Триггером сокращения служит в обоих типах волокон Са²⁺. В то же время саркоплазматический ретикулум в миокарде более редок; выражено наличие поперечных цистерн, а продольные представлены хуже, чем в скелетной мускулатуре.

Главная же особенность миокарда, качественно выделяющая его среди всех других типов мышц, в том, что его волокна тесно связаны между собой нексусами, образуя сеть или синцитий. Благодаря этой морфологической особенности создается непрерывность волокон миокарда. В силу этого деполяризация, возникающая в отдельном элементе синцития, последовательно распространяется с одинаковой скоростью и без затухания через все волокна. Благодаря этому возникает сокращение всего мышечного синцития, т.е. сердца. Иначе говоря, вследствие этого сердце подчиняется закону «все или ничего»: если величина раздражителя имеет надпороговую силу, то наступает возбуждение всех волокон миокарда, либо при подпороговой силе раздражения оно не реагирует вовсе.

В сердце имеются особые атипические мышечные волокна. Они имеют отличия в строении и физиологических свойствах. Поперечная исчерченность у них выражена слабо, но они более легко возбуждаются и скорость распространения волны возбуждения в них существенно выше, чем в миокардиальных волокнах. Из атипических волокон состоит водитель ритма – пейсмекер – и проводящая система сердца, отвечающие за генерацию возбуждения и проведение его к клеткам рабочего миокарда.

Насосная функция сердца осуществляется благодаря попеременным ритмическим сокращениям и расслаблениям миокарда предсердий и желудочков. Сокращение называют систолой, а расслабление – диастолой.

Функции клапанов сердца. Для того чтобы кровь в ре­зультате чередования сокращения с расслаблением миокарда передвигалась только в одном направлении – от вен к артериям – необходима согласованная работа клапанов. В сердце существуют два вида клапанов. Клапаны расположены «на входе» и на «выходе» обоих желудочков сердца. Это – атриовентрикулярные клапаны.

Рис.18. Давление в полостях сердца в разные фазы сердечного цикла. Верхние числа относятся к давлению в предсердиях, нижние - в желудочках

В левом желудочке - митральный клапан, в правом - трехстворчатый препятствуют обратному забросу крови в предсердия во время систолы желудочков. Митральный клапан состоит из двух створок. Атриовентрикулярные клапаны образованы перепончатыми листками, свешивающимися в желудочки наподобие воронки. Их свободные концы соединены с сосочковыми мышцами тонкими сухожильными связками. Это не дает створкам клапанов завернуться в сторону предсердий во время систолы желудочков. Общая поверхность атриовентрикулярных клапанов гораздо больше площади атриовентрикулярного отверстия. Поэтому клапаны во время систолы желудочков тесно примыкают друг к другу. Клапаны надежно смыкаются даже при изменении объема желудочков.

Аортальный и легочный клапаны расположены у основания аорты и легочной артерии соответственно. Они состоят из трех кармашков в виде полумесяцев, по­этому их еще называют полулунными. Полулунные клапаны в замкнутом виде образуют фигуру в виде трехконечной звезды. Во время диастолы ток крови устремляется за створки клапанов и завихряется позади них. В силу этого клапаны быстро смыкаются. При увеличении скорости кровотока плотность смы­кания полулунных клапанов возрастает.

Сердечный цикл и деятельность клапанов. Открытие и закрытие сердечных клапанов связано, прежде всего, с изменениями давления в отграничиваемых ими полостях сердца и сосудах. Движения клапанов в свою очередь влияют на сократительную функцию сердца.

Период, охватывающий одно сокращение и последующее расслабление сердца, называется сердечным циклом.

У человека в состоянии покоя сердце обычно сокращается и расслабляется 60-70 раз в минуту. Каждый отдельный цикл деятельности сердца начинается с систолы предсердий, которая продолжается 0,1 сек. и сменяется их диастолой (0,7 сек). Сразу после окончания систолы предсердий начинается систола желудочков (0,3 сек.), сменяясь диастолой желудочков (0,5 сек.). Таким образом, общая пауза, в течение которой расслаблены и предсердия, и желудочки, продолжается 0,4 сек.

Динамика сокращений сердца. Ток крови в полостях сердца происходит в нормальных физиологических условиях только в одном направлении, что обусловливается наличием клапанов между предсердиями и желудочками, желудочками и аортой или легочной артерией. Невозможность возврата крови из предсердий в полые вены определяется тем, что при систоле предсердий первыми сокращаются мышечные пучки предсердий, кольцеобразно охватывающие отверстия вен. Движение крови в полостях сердца, как и во всей кровеносной системе вообще, обусловливается разницей давлений по всему пути движения крови. Основным методом измерения давления в полостях сердца является внутрисердечное зондирование.

Колебания давления в предсердиях невелики. На высоте систолы предсердий давление в них равно 5-8 мм рт ст. Во время диастолы - около 0. В желудочках на высоте систолы в правом - до 30 мм, в левом - до 120 мм. У человека изгнание крови начинается при давлении крови в аорте 65-75 мм, и в легочной артерии - 5-12 мм рт ст.

Систола и диастола подразделяются на несколько периодов. Каждый из этих периодов характеризуется либо изменением давления при постоянном объеме, либо изменением объема при относительно небольшом изменении давления. Последовательность отдельных фаз полного цикла деятельности желудочков сердца такова (для ритма 75 в мин):

При учащении сердечных сокращений длительность фаз сердечного цикла меняется, причем значительно укорачивается диастола, главным образом за счет фазы медленного наполнения. При замедлении ритма происходят противоположные изменения.

Рассмотрим фазы сердечного цикла более подробно.

Систола желудочков.

Фаза напряжения. В самом начале систолы желудочков мускулатура верхушки сердца начинает сокращаться первой, а возбуждение и сокращение основания желудочков несколько запаздывает. Это - фаза асинхронного сокращения, в конце которой давление в желудочках становится выше, чем в предсердиях, и в результате захлопываются атриовентрикулярные клапаны. Какое-то время полулунные клапаны тоже закрыты, желудочек продолжает сокращаться, но его объем не изменяется и давление в нем быстро увеличивается. Это фаза изотонического (изоволюмического) сокращения. При ЧСС=70 (покой) длительность фазы напряжения составляет около 0,08 сек.

Фаза изгнания крови. Диастолическое давление в аорте составляет 80 мм рт.ст. Когда давление в левом желудочке начинает превышать это давление, полулунные клапаны открываются, и начинается период изгнания крови. Внутрижелудочковое давление повышается, сначала быстро (фаза быстрого изгнания), затем более медленно (фаза медленного изгнания) достигая примерно 130 мм рт. ст.

Объем крови в конце предшествующей диастолы (конечнодиастолический объем) составляет около 130 мл. В конце периода изгнания в желудочке остается примерно 70 мл крови – конечносистолический объем. Следовательно, ударный или систолический объем это количество крови, выбрасываемое в главные артерии за одну систолу – составляет 60 мл.

Диастола желудочков начинается с т.н. протодиастолического периода. В это время за счет начавшегося расслабления мускулатуры сердца давление в желудочках начинает снижаться, но и в аорте, и в легочной артерии тоже происходит снижение давление за счет эластических элементов их стенки и оттока крови в артерии. В конце этого периода давление в желудочке становится ниже аортального, и происходит захлопывание полулунных клапанов.

В период изометрического (изоволюметрического) расслабления происходит снижение напряжения мускулатуры желудочков на фоне закрытых атриовентрикулярных клапанов. На протяжении этого периода времени происходит изометрическое (изоволюметрическое) расслабление – желудочковое давление быстро падает, приближаясь к нулевому. Когда давление в желудочках становятся меньше, чем в предсердиях, атриовентрикулярные клапаны открываются, и начинается наполнение желудочков кровью, которая будет выброшена в следующую систолу.

Период наполнения. Давление в желудочке в период наполнения изменятся мало, а объем возрастает. Вначале увеличение объема происходит быстро – это фаза быстрого наполнения, а затем медленнее – это фаза медленного наполнения. В условиях нормального ритма сердечных сокращений к моменту сокращения предсердий желудочки почти полностью заполнены кровью. По этой причине при систоле предсердий (это т.н. пресистолический период) внутрижелудочковый объем увеличивается всего примерно на 8%. Однако при увеличении ЧСС диастола укорачивается в большей степени, чем систола, и тогда вклад систолы предсердий в наполнение желудочков становится достаточно большим.

Наполнение сердца кровью. Причины наполнения сердца кровью следующие: остаток движущей силы, которая была сообщена крови предыдущим сокращением сердца, присасывающее действие грудной клетки во время вдоха, присасывающее действие самого сердца во время диастолы, наличие клапанов в венах, сокращение скелетной мускулатуры.