Функціонально-структурна характеристика серця. Фізіологічні властивості міокарда.
Найголовнішою функцією серця є насосна, тобто здатність серця безперервно перекачувати кров з вен в артерії, з великого кола кровообігу в малий. Мета цього насоса – доставляти кров, несучу кисень і поживні речовини, до всіх органів і тканин, щоб забезпечити їх життєдіяльність, забрати шкідливі продукти життєдіяльності і донести їх до знешкоджують органам.
Серце – це своєрідний вічний двигун. У цьому і наступних випусках по фізіології серця будуть описані складні механізми, за рахунок яких воно функціонує.
Виділяють 4 основні властивості серцевої тканини:
збудливість – здатність відповідати на дії подразників збудженням у вигляді електричних імпульсів.
автоматизм – здатність самозбуджуватися, тобто генерувати електричні імпульси за відсутності зовнішніх подразників.
провідність – здатність проводити збудження від клітини до клітини без загасання.
скоротність – здатність м'язових волокон коротшати або збільшувати своє напруження.
Середня оболонка серця – міокард – складається з клітин, які називаються кардіоміоцитами. Кардіоміоцити не всі однакові за своєю структурою і виконують різні функції. Виділяють такі різновиди кардіоміоцитів:
скоротливі (робітники, типові) кардіоміоцити становлять 99% маси міокарда та забезпечують безпосередньо скоротливу функцію серця;
провідні (атипові, спеціалізовані) кардіоміоцити, що формують провідну систему серця. Серед провідних кардіоміоцитів розрізняють 2 види кліток – Р-клітини і клітини Пуркіньє. Р-клітини (від англ. рale – блідий) мають здатність періодично генерувати електричні імпульси, чим і забезпечують функцію автоматизму. Клітини Пуркіньє забезпечують проведення імпульсів до усіх відділів міокарда і мають слабку здатність до автоматизму.
перехідні кардіоміоцити або Т-клітини (від англ. transitional – перехідний) розташовані між провідними і скорочувальних кардіоміоцитів і забезпечують їх взаємодію (тобто передачу імпульсу від провідних клітин до скорочувальним).
4) секреторні кардіоміоцити розташовані переважно в передсердях. Вони виділяють у просвіт передсердь натрійуретичний пептид – гормон, що регулює водно-електролітний баланс в організмі і артеріальний тиск.
Висновок до першого питання:
Таким чином, серцевий м’яз володіє наступними властивостями: автоматія, збудливість, провідність і скоротність.
2. Провідникова система серця, її функції.
розглянемо докладніше будову провідної системи серця (рис.1). Вона включає в себе наступні основні структури:
Синоатріальний (від латинського sinus – пазуха, atrium – передсердя), або синусовий, вузол розташований на задній стінці правого передсердя біля гирла верхньої порожнистої вени.
Атріовентрикулярний (від лат. аtrium - передсердя, ventriculum – шлуночок) вузол, розташований в зоні переходу від передсердних кардіоміоцитів до пучка Гіса.
Передсердно-шлуночковий пучок, або пучок Гіса (описаний німецьким анатомом В. Гісом в 1893 р.) в нормі є єдиним шляхом проведення збудження від передсердь до шлуночка. Він відходить від атріовентрикулярного вузла загальним стовбуром і проникає в міжшлуночкової перегородки. Тут пучок Гіса ділиться на 2 ніжки – праву і ліву, що йдуть до відповідних шлуночків. Ліва ніжка ділиться на 2 гілки – передньоверхню і задньонижню. Гілки пучка Гіса закінчуються в шлуночках мережею дрібних волокон Пуркіньє (описані чеським фізіологом Я. Пуркіньє в 1845 р.).
Рисунок 1 – Провідна система серця: 1. Синусовий вузол. 2. Атріовентрикулярний вузол. 3. Ніжки пучка Гіса. 4. Волокна Пуркіньє.
У нормі збудження зароджується в синусному вузлі, переходить на міокард передсердь, і, пройшовши атріовентрикулярної вузол, поширюється по ніжкам пучка Гіса і волокнах Пуркіньє на міокард шлуночків.
Таким чином, нормальний ритм серця визначається активністю синоатріального вузла, який називають водієм ритму першого порядку, або істинним пейсмекером (від англ. рacemaker – «відбиваючий крок»). Автоматизм властивий також іншим структурам провідної системи серця. Водій другого порядку локалізована в атріовентрикулярному вузлі. Водіями третього порядку є клітини Пуркіньє, що входять до складу провідної системи шлуночків.
Електричні процеси в клітинах СА вузла та клітинах робочого міокарда
У клітинах СА вузла спостерігається спонтанна деполяризація. У період діастоли в клітинах СА вузла відбувається поступове зменшення мембранного потенціалу спокою, яке називається повільною діастолічною деполяризацією – ПДД. При досягненні ПДД критичного рівня – 50 мВ – виникає черговий ПД пейсмекерної клітини, яка потім поширюється по провідній системі до міокарда передсердь і шлуночків. Цей потенціал має малу крутизну підйому і малу вираженість плато. Після завершення ПД знову розвивається ПДД.
Три іонних потоку визначають пейсмекерний потенціал:
надходження іонів натрію і кальцію через повільні керовані канали всередину пейсмекерних клітин;
зменшення проникності мембрани пейсмекерних клітин для іонів калію;
збільшення виходу із пейсмекерних клітин іонів хлору у відповідності з електричним градієнтом.
Клітини СА вузла містять велику кількість іонів хлору на відміну від інших клітин серця.
Рисунок 2 – Потенціал дії кардіоміоцита: 0 – фаза деполяризації; 1 – фаза початкової швидкої реполярізації; 2 – фаза повільної реполярізації (плато); 3 – фаза швидкої кінцевої реполярізації; 4 – фаза спокою.
На відміну від клітин СА вузла клітини робочого міокарда в стані спокою характеризуються низькою проникністю для іонів натрію, тому спонтанних зрушень мембранного потенціалу в них не виникає Клітини міокарда володіють збудливістю, але їм не властива автоматія. У період діастоли мембранний потенціал спокою цих клітин стабільний, і його величина вище (80 – 90 мВ), ніж у клітинах водіїв ритму. Потенціал дії в цих клітинах виникає під впливом збудження клітин водіїв ритму, яке досягає кардіоміоцитів, викликаючи деполяризацію їх мембран. Потенціал дії клітин робочого міокарда складається з фази швидкої деполяризації, початкової швидкої реполяризації, що переходить у фазу повільної реполяризації (фаза плато), і фази швидкої кінцевої реполяризації. Фаза швидкої деполяризації створюється різким підвищенням проникності мембрани для іонів натрію, що призводить до виникнення швидкого вхідного натрієвого струму. Останній, однак, при досягненні мембранного потенціалу 30 – 40 мВ інактивується і в подальшому, аж до інверсії потенціалу (близько +30 мВ) і в фазу «плато», провідне значення мають кальцієві іонні струми. Деполяризація мембрани викликає активацію кальцієвих каналів, внаслідок чого виникає додатковий деполярізіруючий вхідний кальцієвий потік. Кінцева реполяризація в клітинах міокарда обумовлена поступовим зменшенням проникності мембрани для кальцію і підвищенням проникності для калію. В результаті вхідний струм кальцію зменшується, а вихідний струм калію зростає, що забезпечує швидке відновлення мембранного потенціалу спокою. Тривалість потенціалу дії кардіоміоцитів становить 300 – 400 мс, що відповідає тривалості скорочення міокарда (рис. 2).