Физиология сердца является понятием, в котором должен разбираться любой врач. Эти знания очень важны в клинической практике и позволяют понимать работу сердца в норме, чтобы при необходимости сопоставить показатели при возникновении патологии работы сердечной мышцы.
Каковы функции сердечной мышцы?
Для начала следует разобраться, каковы функции сердца, физиология данного органа будет тогда более понятна. Итак, главной функцией сердечной мышцы является нагнетание крови из вены в артерию в ритмичном темпе, при котором создается градиент давления, что влечет за собой ее бесперебойное движение. То есть функцией сердца является обеспечение кровообращения кровяным сообщением кинетической энергии. Многие люди ассоциируют миокард с насосом. Только, в отличие от данного механизма, сердце отличается высокой производительностью и скоростью, гладкостью переходных процессов и запасом прочности. В сердце постоянно обновляются ткани.
Кровообращение, его компоненты
Чтобы разобраться в физиологии кровообращения сердца, следует понимать, какие существуют компоненты кровообращения.
Кровеносная система состоит из четырех элементов: сердечной мышцы, кровеносных сосудов, механизма регуляции и органов, которые являются кровяными депо. Данная система – это составляющий компонент сердечно-сосудистой системы (в сердечно-сосудистую систему входит также и лимфатическая система).
Благодаря наличию последней системы кровь бесперебойно двигается по сосудам. Но здесь оказывают влияние такие факторы, как: работа сердечной мышцы в качестве «насоса», разница уровня давления в сердечно-сосудистой системе, клапаны сердца и вен, которые не позволяют крови оттекать обратно, а также замкнутость. Помимо этого, влияние оказывают эластичность стенок сосудов, отрицательное давление внутриплевральное, благодаря которому кровь «присасывается» и более легко возвращается к сердцу по венам, а также сила тяжести крови. Благодаря сокращению скелетных мышц кровь проталкивается, дыхание становится более частым и глубоким, и это приводит к тому, что плевральное давление снижается, повышается активность проприорецепторов, увеличивая возбудимость в центральной нервной системе и частоту сокращений сердечной мышцы.
Круги кровообращения
В организме человека существуют два круга кровообращения: большой и малый. Вместе с сердцем они образуют систему замкнутого типа. Разбираясь в физиологии сердца и сосудов, следует понимать, как циркулирует кровь по ним.
Еще в 1553 году М. Сервет описал малый круг кровообращения. Он берет начало из правого желудочка и переходит в легочный ствол и затем в легкие. Именно в легких осуществляется газообмен, далее кровь проходит по венам легкого и прибывает в левое предсердие. Благодаря этому происходит обогащение крови кислородом. Далее, насыщенная кислородом, она протекает в левый желудочек, в котором берет свое начало большой круг.
О большом круге кровообращения человечеству стало известно в 1685 году, и открыл его У. Гарвей. Согласно основам физиологии сердца и кровеносной системы, кровь, которая обогатилась кислородом, двигается по аорте, направляясь к небольшим сосудам, через которые переносится к органам и тканям. В них происходит газообмен.
Также в организме человека есть верхняя и нижняя полые вены, впадающие в правое предсердие. По ним двигается венозная кровь, которая содержит немного кислорода. Следует также обратить внимание, что по большому кругу артериальная кровь проходит через артерии, а венозная – через вены. В малом круге все наоборот.
Физиология сердца и его проводящая система
Теперь давайте разберемся в физиологии сердца поподробнее. Миокард представляет собой поперечно-полосатую мышечную ткань, которая состоит из особых отдельных клеток под названием кардиомиоциты. Эти клетки соединяются между собой нексусами и образуют собой мышечное волокно сердца. Миокард не является анатомически целостным органом, но работает как синцитий. Нексусы быстро проводят возбуждение с одной клетки на другие.
Согласно физиологии строения сердца, в нем выделяют два вида мышц по особенностям функционирования, и это атипическая мускулатура и действующий миокард, который состоит из мышечных волокон, характеризующихся достаточно развитой полосато-поперечной исчерченностью.
Основные физиологические свойства миокарда
Физиология сердца говорит о том, что данный орган обладает несколькими физиологическими свойствами. И это:
- Возбудимость.
- Проводимость и низкая лабильность.
- Сократимость и рефрактерность.
Что касается возбудимости, то она является способностью поперечно-полосатых мышц реагировать на нервные импульсы. Она не такая большая, как у аналогичных мышц скелетного типа. Клеткам действующего миокарда присуща большая величина мембранного потенциала, что вызывает их реакцию только на значительное раздражение.
Физиология проводимой системы сердца такова, что из-за того, что проводящая скорость возбуждения небольшая, предсердия и желудочки начинают сокращаться попеременно.
Рефрактерности, наоборот, присущ длительный период, который имеет связь с периодом действия. Из-за того, что рефрактерный период длительный, сердечная мышца сокращается по одиночному типу, а также по закону «либо все, либо ничего».
Атипичным мышечным волокнам присущи слабовыраженные свойства сократимости, но при этом такие волокна обладают высоким уровнем обменных процессов. Здесь на помощь приходят митихондрии, функция которых близка функциям нервных волокон. Митихондрии проводят нервные импульсы и обеспечивают генерацию. Проводящая система сердца образуется именно благодаря атипическому миокарду.
Атипический миокард и его основные свойства
- Уровень возбудимости атипического миокарда меньше, чем у мышц скелета, но при этом она больше, чем та, которая характерна для сократительного миокарда. Нервные импульсы генерируются именно здесь.
- Проводимость атипического миокарда тоже ниже, чем у мышц скелета, но при этом, наоборот, выше, чем у миокарда сократительного.
- В длительном рефрактерном периоде здесь возникают потенциал действия и ионы кальция.
- Для атипического миокарда характерна маленькая лабильность и небольшая способность сокращаться.
- Клетки самостоятельно генерируют нервный импульс (автоматия).
Проводящая система атипических мышц
Изучая физиологию работы сердца, следует упомянуть о том, что проводящая система атипических мышц состоит из узла синоатриального, расположенного справа на задней стенке, на границе, разделяющей верхнюю и нижнюю полые вены, узла атриовентрикулярного, посылающего импульсы желудочкам (расположен снизу межпредсердной перегородки), пучка Гиса (проходит сквозь предсердно-желудочную перегородку в желудочек). Еще один компонент атипической мышцы – это волокно Пуркинье, ветви которого отданы кардиомиоцитам.
Также здесь имеются и другие структуры: пучки Кента и Мейгайля (первые идут по латеральному краю сердечной мышцы и соединяют желудочки и предсердие, а второй находится снизу атриовентрикулярного узла и передает сигналы в желудочки, не затрагивая пучки Гиса). Именно благодаря этим структурам, в случае, если атриовентрикулярный узел будет выключен, обеспечивается передача импульсов, которые влекут за собой поступление лишней информации при заболевании и вызывают дополнительное сокращение сердечной мышцы.
Что такое сердечный цикл?
Физиология функций сердца такова, что сокращение сердечной мышцы можно назвать хорошо организованным периодическим процессом. Организовать этот процесс помогает проводящая система сердца.
Так как сердце ритмично сокращается, кровь периодически изгоняется в кровеносную систему. Сердечным циклом называется тот период, когда сердечная мышца сокращается и расслабляется. Данный цикл состоит из систол желудочков и предсердий, а также паузы. При систоле предсердий давление повышается от 1-2 миллиметров ртутного столба до 6-9 и до 8-9 миллиметров ртутного столба в правом и левом предсердиях соответственно. В итоге кровь поступает к желудочкам через предсердно-желудочковые отверстия. Когда давление в левом и правом желудочках достигает 65 и 5-12 миллиметров ртутного столба соответственно, происходит изгнание крови и возникает желудочковая диастола, влекущая быстрое падение давления в желудочках. При этом повышается давление в крупных сосудах, что приводит к захлопыванию полулунных клапанов. Когда давление в желудочках упадет до ноля, откроются клапаны створчатого типа, и наступит фаза, при которой желудочки наполняются. Данная фаза завершает диастолу.
Какова продолжительность фаз цикла сердечной мышцы? Этот вопрос интересует многих людей, интересующихся физиологией регуляции сердца. Можно сказать только одно: их длительность является непостоянной величиной. Здесь решающим фактором считается частота ритма сердечной мышцы. Если функции сердца расстроятся, то при одинаковом ритме продолжительность фазы может различаться.
Внешние признаки деятельности сердца
Для сердечной мышцы характерны внешние признаки ее работы. К ним относят:
- Толчок верхушечный.
- Электрические явления.
- Тоны сердца.
Минутный и систолический объемы миокарда также являются показателями его работы.
В то время, когда происходит систола желудочков, сердце делает поворот слева направо, меняя первоначальную эллипсоидную форму на округлую. При этом верхняя часть сердечной мышцы приподнимается и давит на грудную клетку в V-образном межреберье с левой стороны. Так возникает верхушечный толчок.
Что касается физиологии тонов сердца, то о них следует упомянуть отдельно. Тоны являются звуковыми явлениями, которые возникают во время работы сердечной мышцы. Всего в работе сердца выделяют два тона. Первый тон – он же систолический – который характерен для предсердно-желудочковых клапанов. Второй тон – диастолический – возникает в момент закрытия клапанов легочного ствола и аорты. Первый тон длительный, глухой и ниже второго. Второй тон высокий и короткий.
Законы сердечной деятельности
Всего можно выделить два закона сердечной деятельности: закон сердечного волокна и закон ритма сердечной мышцы.
Первый (О. Франка - Э. Старлинга) гласит о том, что чем более растянуто волокно мышц, тем сильнее будет его дальнейшее сокращение. На уровень растяжения влияет объем крови, накопившейся в сердце в период диастолы. Чем больше объем, тем энергичнее будет сокращение во время систолы.
Второй (Ф. Бейнбриджа) гласит о том, что когда повышается кровяное давление в полых венах (в устьях), наблюдается увеличение частоты и силы сокращений мышцы на рефлекторном уровне.
Оба этих закона работают одновременно. Их относят к механизму саморегуляции, который помогает приспособить работу сердечной мышцы к различным условиям существования.
Рассматривая физиологию сердца кратко, нельзя не упомянуть о том, что на работу данного органа влияют также некоторые гормоны, медиаторы и минеральные соли (электролиты). Например, ацетилхопин (медиатор) и переизбыток калиевых ионов ослабляют сердечную деятельность, делая ритм редким, вследствие чего может возникнуть даже остановка сердца. А большое количество ионов кальция, адреналин и норадреналин, напротив, способствуют усилению сердечной деятельности и ее учащению. Адреналин, к тому же, расширяет венечные сосуды, благодаря чему питание миокарда улучшается.
Механизмы регуляции сердечной деятельности
В соответствии с потребностями организма в кислороде и питании частота и сила сокращений сердечной мышцы может различаться. Деятельность сердца регулируется особыми нейрогуморальными механизмами.
Но у сердца имеются и собственные механизмы регулирования деятельности. Некоторые из них напрямую связаны со свойствами, которыми обладают волокна миокарда. Здесь наблюдается зависимость между силой сокращения волокна и величиной ритма сердечной мышцы, а также зависимость энергии сокращения и степени растяжения волокна в период диастолы.
Упругое свойство волокон миокарда, которое проявляется не в процессе активного спряжения, называется пассивным. Носителями упругих свойств считаются опорно-трофический остов, а также актомиозиновые мосты, которые расположены и в не активной мышце. Остов очень позитивно влияет на упругость миокарда тогда, когда возникают склеротические процессы.
Если у человека наблюдается ишемическая контрактура или воспалительные болезни миокарда, то мостиковая жесткость повышается.
Работа сердечно-сосудистой системы является сложным процессом. Любой сбой может повлечь за собой негативные последствия. Регулярно обращайтесь к врачу и не пренебрегайте его рекомендациями. Ведь предотвратить заболевание гораздо легче, чем лечить его, тратя деньги на дорогостоящие медикаменты.
