Законы сокращения сердца

Сердце. Строение, свойства миокарда.

Системы кровообращения

Структурно-функциональная характеристика

Механические и звуковые проявления сердечной деятельности. Тоны сердца.

Нагнетательная функция сердца. Последовательность периодов и фаз сердечного цикла.

Электрические проявления сердечной деятельности. Электрокардиография, ее диагностическое значение.

Проводящая система сердца. Экстрасистола. Соотношение возбудимости, возбуждения и сокращения сердца.

Строение, свойства миокарда. Законы сокращения сердца.

Структурно-функциональная характеристика системы кровообращения.

Электрические проявления сердечной деятельности

Лекция № 1

Тема: Физиология сердца, строение, свойства миокарда.

План лекции:

Кровь может осуществлять функции жизнеобеспечения организма только при ее непрерывном движении, что обеспечивается деятельностью системы органов кровообращения — сердца и сосудов.

При движении кровь проходит сложный путь по большому и малому кругам кровообращения.

Большой (системный) круг начинается от левого желудочка сердца, включает аорту, артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены и заканчивается полыми венами в правом предсердии.

Малый (легочный) круг начинается от правого желудочка, включает легочную артерию ее ветвления на артерии, артериолы, капилляры, вены и заканчивается в левом предсердии. Проходя этот путь, кровь освобождается от избытка СО₂ и насыщается О₂.

Функция сердца заключается в нагнетании крови в артерии в результате сокращения (систолы) и расслабления (диастолы) миокарда.

Систола, диастола и общая пауза предсердий и желудочков в норме согласованы и составляют цикл работы сердца, который длится 0,75–1,0 с (в среднем 0,8 с, при сокращения сердца 75 ударов в мин). Сердечный цикл начинается цикл систолой предсердий продолжительностью 0,1 с. По ее окончании наступает систола желудочков продолжительностью 0,33 с. Предсердия в это время находятся в состоянии диастолы, которая продолжается 0,7 с. Систола желудочков сменяется их диастолой длительностью 0,47 с. За 0,1 с. До окончания диастолы желудочков наступает новая систола предсердий.

При спокойном состоянии организма сердце в сутки работает — 9 ч 24 мин, отдыхает — 14 ч 36 мин. Важным показателем является объем крови, который вмещает сердце. В среднем он составляет 500–600 мл. Оба желудочка у мужчин вмещают 250–350 мл. У женщин несколько меньше. Объем для левого желудочка составляет 120–130 мл.

Миокард отличается своеобразным строением. Основная масса рабочего миокарда состоит из поперечно-полосатых волокон, расположенных в различном направлении. Различают кольцевые, косые, продольные, петлеобразные пучки. Помимо рабочего миокарда есть скопления особых клеток названных атипической мышечной тканью: здесь мало миофибрилл, много саркоплазмы, слабая исчерченность. Она образует проводящую систему сердца. Рабочий миокард и проводящая система сердца характеризуются наличием большого числа межклеточных контактов — нексусов (дисков), через которые возбуждение способно переходить с одного кардиомиоцита на другой. Поэтому миокард функционирует как единое целое и представляет собой функциональный синцитий.

Метаболизм сердца обеспечивается в основном за счет аэробных процессов. Энергетическими субстратами являются глюкоза, свободные жирные кислоты, лактат. При относительном покое левый желудочек потребляет 2 мл О₂ в мин на 100 г массы. При физической нагрузке потребление О₂ увеличивается до 80 мл/мин на 100 г массы. При этом роль лактата возрастает (на 50%), роль глюкозы уменьшается. Миокард содержит много миоглобина.

Свойства миокарда:

1. Возбудимость — способность реагировать на раздражение. При возбуждении во время систолы возбудимость снижается и исчезает — возникает состояние рефрактерности (невозбудимости). Различают абсолютную рефрактерность, которая длится 200–300 мс, когда миокард не реагирует даже на сверхпороговые раздражители и относительную рефрактерность, когда миокард реагирует только на сильные раздражители.

Длительность фазы абсолютной рефрактерности необходима для:

1) обеспечения исходной поляризации клеток миокарда, за счет времени работы Na-K-насоса;

2) обеспечения удаления Са⁺⁺ из саркоплазмы;

3) обеспечения ресинтеза гликогена;

4) обеспечения ресинтеза АТФ;

5) обеспечения диастолического наполнения сердца кровью

Затем наступает фаза супернормальности (экзальтации), при которой ткань реагирует даже на подпороговые раздражители.

2. Проводимость — обеспечивает распространение возбуждения по проводящей системе и по миокарду.

3. Сократимость и способность к расслаблению. Сила сердечных сокращений зависит от исходной длины мышечных волокон (закон сердца Франка-Старлинга). При физических нагрузках, когда к сердцу притекает больше крови, желудочки больше растягиваются и сокращения их становятся более сильными.

Сердце отвечает закону «все или ничего» — на пороговый раздражитель отвечает возбуждением всех волокон, на подпороговый — не отвечает. Сердечная мышца сокращается по типу одиночного сокращения, т.к. длительная фаза абсолютной рефрактерности препятствует возникновению тетанических сокращений. При распространении ПД по мембране ионы кальция поступают к сократительным белкам в основном из межклеточного пространства и вызывают те же процессы взаимодействия актиновых и миозиновых протофибрилл, что и в скелетном мышечном волокне. Расслабление кардиомиоцита обусловлено удалением кальция из протофибриллярного пространства кальциевым насосом в межклеточную среду. Важным процессом в сокращении кардиомиоцита является вход ионов кальция в клетку во время развития ПД. Наряду с тем, что входящий в клетку кальций увеличивает длительность ПД и как следствие, продолжительность рефрактерного периода, он является важнейшим фактором в регуляции силы сокращения миокарда. Удаление ионов кальция из межклеточных пространств приводит к полному разобщению процессов возбуждения и сокращения — ПД остается практически в неизменном виде, а сокращения кардиомиоцита не происходит.

Сила сокращений миокарда зависит от:

а. Количества актомиозиновых мостиков, которые образуются одновременно. Чем больше растянуто мышечное волокно исходно, тем оно сильнее будет сокращаться (Старлинг).

б. Чем больше ионов кальция входит в саркоплазму, тем больше сила сокращения миокардиоцита.

в. Саркоплазматический ретикулум сердца содержит небольшое количество ионов кальция, поэтому в сердце запас кальция пополняется при каждом ПД. Чем более продолжителен ПД, тем больше ионов кальция входит в кардиомиоцит. Таким образом, сила сокращения сердца регулируется продолжительностью ПД. Увеличение сократимости позволяет сердцу увеличить объем выброса крови при неизменном конечнодиастолическом объеме или сохранить выброс при повышении давления в аорте.

4. Автоматия — способность органа (ткани) возбуждаться под влиянием импульсов, возникающих в них самих. Так, изолированное сердце лягушки, помещенное в раствор Рингера, может сокращаться долгое время. Автоматия сердца человека в исключительно редких случаях может проявляться и после его смерти.

Пропуская через сосуды остановившегося сердца кровезамещающие растворы, обогащенные кислородом и имеющие температуру 37°С, его работу можно восстановить. Первые опыты по оживлению сердца были проведены в 1902 г. Кулябко на сердце ребенка через 20 часов после смерти. Способностью к автоматии обладает атипическая мышечная ткань проводящей системы сердца. В проводящей системе сердца содержатся так же нервные клетки, образующие здесь густую нервную сеть, пронизывающую структуру узлов. Они относятся к кардиальной части метасимпатической нервной системы.

3. Проводящая система сердца.

В правом предсердии в области устьев полых вен расположен сино-атриальный (СА) узел (Кис-Фляка) — водитель ритма — пейсмекер I порядка. Частота генерируемых им импульсов составляет 60–80 в мин. Возбуждение распространяется по миокарду предсердий и достигает атрио-вентрикулярного (АВ) узла (Ашоф-Тавара), расположенного в правом предсердии в области межпредсердной перегородки. Частота генерируемых им импульсов 40–50 в мин. Это пейсмекер II порядка.

От него берет начало пучок Гиса, соединяющий предсердия с желудочками. В желудочках он делится на правую и левую ножки пучка Гиса, образует пейсмекер III порядка, генерирует 30–40 имп/мин. Конечные разветвления проводящей системы под эндокардом образуют сеть волокон Пуркинье (20 имп/мин). Следовательно, импульс зарождается в СА-узле, распространяется по сократительному миокарду, проводящей системе и вызывает систолу сердца. Первой сокращается верхушка желудочков, затем основание.

В 19 веке Станиус, используя методику наложения лигатур на различные структуры проводящей системы сердца лягушки, установил степень автоматии разных отделов проводящей системы — градиент автоматии.

I лигатура Станиуса (изолирующая) накладывается на границе между венозным синусом и правым предсердием. После перевязки способность к сокращению остается только у части предсердия, сохранившего связь с венозным синусом. Предсердие и желудочек прекращают сокращения, так как не получают импульсов из венозного синуса. Через некоторое время импульсы начинает генерировать АВ-узел, и сокращения возникают одновременно в предсердиях и желудочке с более редким ритмом.

II лигатура (раздражающая) накладывается по атриовентрикулярной борозде после первой лигатуры при остановившемся сердце. Лигатура раздражает АВ-узел и вызывает его автоматию. В этом случае предсердия и желудочек сокращаются одновременно, но независимо друг от друга.

III лигатуру накладывают на нижнюю треть желудочка, отделяя верхушку. Верхушка не обладает свойством автоматии.

Гаскелл провел аналогичный опыт: сердце лягушки разрезал на части соответственно расположению пейсмекеров и поместил в физиологический раствор. Каждый участок миокарда автоматически сокращался, но с разной частотой: наибольшей обладал СА-узел. Гаскеллом был сформулирован закон градиента сердца:

чем дальше от ведущей части расположен отдел сердца, тем с меньшей частотой он сокращается.

В АВ-узле возникает некоторая задержка проведения возбуждения на 0,02–0,04 с. Вследствие этого возбуждение доходит до пучка Гиса после того, как предсердия успевают перекачать кровь в желудочки.

Атриовентрикулярная задержка возникает в следствии:

Ø Малого диаметра волокон

Ø Множество мелких разветвлений

Ø Наличия синапсов

Ø Блокирование быстрых повторных импульсов (проведение возбуждения с декрементом)

Скорость распространения возбуждения в миокарде предсердий и желудочков человека составляет 1,0 м/с; в пучке Гиса — 1,5 м/с; волокнах Пуркинье — 3–5 м/с; в АВ-узле — 0,05 м/с.

Высокая скорость распространения возбуждения в проводящей системе и миокарде способствует синхронному сокращению желудочков, повышает мощность и нагнетательную способность желудочков. Следовательно: проводящая система сердца обеспечивает ритмическую генерацию импульсов, последовательность сокращений предсердий и желудочков, синхронное сокращение волокон миокарда.

Дата добавления: 2014-01-20