Наше сердце – это мышца, которая имеет совершенно уникальный механизм сокращения. Внутри него расположена сложная система специфических клеток (водителей ритма), которая имеет многоуровневую систему контроля работы. В нее в том числе входят и волокна Пуркинье. Они располагаются в миокарде желудочков и отвечают за их синхронное сокращение.
Общая анатомия проводящей системы
Проводящая система сердца условно поделена анатомами на четыре части. К первой части относится синусо-предсердный (синоатриальный) узел. Он представляет собой соединение трех пучков клеток, которые генерируют импульсы с частотой восемьдесят – сто двадцать раз в минуту. Такая скорость сокращений сердца позволяет поддерживать достаточную циркуляцию крови в организме, насыщение ее кислородом и скорость обмена веществ.
Если по каким-то причинам первый водитель ритма не может выполнять свои функции, в дело вступает атриовентрикулярный (предсердно-желудочковый) узел. Он располагается на границе камер сердца в срединной перегородке. Это скопление клеток задает частоту сокращений в интервале от шестидесяти до восьмидесяти ударов и считается водителем ритма второго порядка.
Следующий уровень проводящей системы - это пучок Гиса и волокна Пуркинье. Они располагаются в межжелудочковой перегородке и оплетают верхушку сердца. Это дает возможность быстро распространять электрические импульсы по миокарду желудочков. Скорость генерирования варьируется от сорока до шестидесяти раз в минуту.
Кровоснабжение
Части проводящей системы, которые располагаются в предсердиях, получают питательные вещества из обособленных источников, отдельно от остального миокарда. Синоатриальный узел питают одна или две мелких артерии, которые проходят в толще стенок сердца. Особенность заключается в наличии непропорционально крупной артерии, которая проходит через середину узла. Это ветка правой коронарной артерии. Она, в свою очередь, дает много мелких ответвлений, которые образуют плотную артериально-венозную сеть на этом участке ткани предсердия.
Пучок Гиса и волокна Пуркинье тоже получают питание от ветвей правой венечной артерии (межжелудочковая артерия) или непосредственно от нее самой. В некоторых случаях кровь может поступать в эти структуры от огибающей артерии. Здесь тоже формируется густая сеть капилляров, которые плотно оплетают кардиомиоциты.
Клетки первого типа
Различия клеток, которые входят в проводящую систему, связаны с тем, что они выполняют разные функции. Выделяют три основных типа клеток.
Ведущими водителями ритма являются П-клетки или клетки первого типа. Морфологически, это небольшие мышечные клетки, имеющие крупное ядро и много длинных отростков, переплетенных между собой. Несколько соседних клеток рассматриваются как кластер, объединенный общей базальной мембраной.
Для генерации сокращений во внутренней среде П-клеток расположены пучки миофибрилл. Эти элементы занимают не менее четверти от всего пространства цитоплазмы. Другие органеллы беспорядочно расположены внутри клетки и их меньше, чем в обычных кардиомиоцитах. А трубочки цитоскелета, наоборот, располагаются плотно и поддерживают форму водителей ритма.
Из этих клеток состоит сино-атриальный узел, но остальные элементы, в том числе и волокна Пуркинье (гистология которых будет описана ниже), имеют другое строение.
Клетки второго типа
Они также называются переходными или латентными водителями ритма. Неправильной формы, более короткие, чем обычные кардиомиоциты, но имеют большую толщину, вмещают в себя два ядра, а в клеточной стенке есть глубокие выемки. Органелл в этих клетках больше, чем в цитоплазме П-клеток.
Сократительные нити вытянуты по длинной оси клетки. Они толще и имеют много саркомеров. Это позволяет им быть водителями ритма второго порядка. Располагаются данные клетки в предсердно-желудочковом узле, а пучок Гиса и волокна Пуркинье на микропрепаратах представлены клетками третьего типа.
Клетки третьего типа
Гистологи выделили несколько видов клеток в терминальных отделах проводящей системы сердца. По рассматриваемой здесь классификации, клетки третьего типа буду иметь похожее строение с теми, которые составляют волокна Пуркинье в сердце. Они более объемные, по сравнению с другими водителями ритма, длинные и широкие. Толщина миофибрилл неодинакова на всех участках волокна, но сумма всех сократительных элементов получается больше, чем в обычном кардиомиоците.
Теперь можно сравнить клетки третьего типа с теми, которые составляют волокна Пуркинье. Гистология (препарат, полученный из тканей на верхушке сердца) этих элементов значительно отличается. Ядро имеет практически прямоугольную форму, а сократительные волокна развиты достаточно слабо, имеют много ответвлений и соединяются между собой. Кроме того, они не ориентированы четко по длине клетки и расположены с большими промежутками. Скудное количество органелл, которые расположены вокруг миофибрилл.
Различия в частоте генерируемых импульсов и скорости их проведения, требуют филогенетически разработанного механизма синхронизации процесса сокращения во всех отделах сердца.
Гистологические отличия проводящей системы от кардиомиоцитов
Клетки второго и третьего типа имеют большее количество гликогена и его метаболитов, чем обычные кардиомиоциты. Эта особенность призвана обеспечить в достаточной степени пластическую функцию и покрыть потребности клеток в питательных веществах. Ферменты, отвечающие за гликолиз и синтез гликогена, значительно активнее в клетках проводящей системы. В рабочих клетках сердца наблюдается противоположная картина. Благодаря этой особенности снижение доставки кислорода легче переносят водители ритма, в том числе и волокна Пуркинье. Препарат проводящей системы после обработки химически активными веществами показывает высокую активность с холинэсеразой и лизосомальными ферментами.
