Fiziologiya (1) / кровообіг / 2 Фізіологічні властивості

Фізіологічні властивості серцевого м’яза.

Збудливість, її характеристика. Періоди рефрактерності, їх тривалість і значення для нормальної діяльності серця. ПД кардіоміоцитів, механізм виникнення, фізіологічна роль. Електромеханічне спряження, роль Са. Скоротливість, її характеристика. Систолічний та хвилинний об’єми серця як показники сили і роботи серця. Серцевий індекс.

Збудливість, її характеристика. Фази збудливості. Міокард має низьку збудливість і тривалі рефрактені фази, що захищає серце від дії сторонніх подразників в організмі. В цілому організмі в серці, що виконує нагнітальну функцію, абсолютна рефрактерна фаза з нульовою збудливістю триває всю систолу і частину діастоли. Відносна рефрактерна фаза характеризується відновленням збудливості від 0 до нормального рівня, триває до кінця діастоли, коли і надходить черговий імпульс автоматії порогової величини з синоатріального вузла, що відповідає рівню збудливості міокарду. Екзальтаційна фаза з підвищеним рівнем збудливості в нормі в серці відсутня. Завдяки тривалим рефракторним фазам серце дає тільки поодинокі скорочення, що дозволяє повноцінно виконувати серцю нагнітальну функцію. На ізольованих смужках міокарду в експериментах отримані більш короткі за тривалістю рефрактерні періоди. Абсолютна рефрактерна фаза дорівнювала 0,27с, відносна – 0,3с. Іноді виникала екзальтаційна фаза. Коротка тривалість фаз і наявність екзальтаційної фази давала можливість виникненню суцільного тетанусу при дії додаткових подразників. Це можливо пов’язано з тим, що ізольовані смужки не виконують нагнітальної функції.

Потенціал дії кардіоміоцитів (ПД), його форма, механізм формування, електромеханічне спряження. Тривалі рефрактерні фази і відсутність екзальтаційної фази обумовлені тривалим ПД кардіоміоцитів і особливостями його виникнення. Він має слідуючи складові частини в порівнянні з ПД інших збудливих структур: 1. висхідна частина обумовлена швидкою деполяризацією кардіоміоцитів, що виникає внаслідок руху іонів Na через швидкі Na канали усередину кардіоміоцитів 2. нисхідна частина поділяється на декілька ділянок – верхній короткий відрізок відповідає ранній швидкій неповній реполяризації, обумовленій виходом іонів К з кардіоміоцитів. Далі виникає плато, досить рівна ділянка з невеликим нахилом донизу, що свідчить про продовження виходу іонів К, якому заважає вхід іонів Са. Останній сповільнює реполяризацію, і ця частина ПД має назву повільної реполяризації. При цьому замість одного іону Са, що входить, виходять 4 іони Na. Після плато знову відбувається вільний вихід К з кардіоміоцитів, що обумовлює фазу кінцевої швидкої реполяризації. Мембранний потенціал спокою відновлюється до нормального рівня (-90mv), і міокард знову може реагувати на імпульс автоматії порогової величини, що виникає в синоатріальному вузлі. Іони Са, що обумовлюють виникнення плато у ПД кардіоміоцитів в одному серцевому циклі, тобто обумовлюють електричне явище у міокарді, у наступному серцевому циклі беруть участь у скороченні кардіоміоцитів – обумовлюють механічний процес. Це отримало назву електромеханічного спряження. Вміст Са у саркоплазматичному ретикулюмі серцевого м’яза менший, ніж у скелетних. Він постійно збільшується при виникненні ПД кардіоміоцитів, що полегшує роботу Са – Na насосу. Са також необхідний для діяльності нексусів, що залучають кардіоміоцити до процесу скорочення.

Клітини синоатріального вузла теж мають тривалі рефрактерні фази. При відновленні збудливості до нормального рівня виникає черговий імпульс автоматії. При виникненні патологічних зрушень у провідній системі серця і міокарді тривалість рефрактерних фаз може скорочуватися. Можливе і виникнення подразника надпорогової сили, здатного викликати позачергове скорочення. Такі позачергові скорочення називаються екстра систолами.

Скоротливість, її характеристика. Закон серця Франка – Старлінга, його обмеження. Сильніше скорочується м’язові волокна шлуночків, особливо лівого, у порівнянні з міокардом передсердь. Це обумовлено викидом 50 – 70 мл крові у аорту під час кожної систоли в стані спокою. Більш слабкі скорочення передсердь обумовлені меншим об’ємом крові, що вони викидають під час своєї систоли у шлуночки. В стані спокою він дорівнює 10 – 15 мл. У спортсменів, що виконують значні фізичні навантаження, виникає гіпертрофія міокарду, яка полягає у збільшенні як кількості, так і розмірів кардіоміоцитів. Показником сили серцевих скорочень є систолічний об’єм – кількість крові, що викидає кожний із шлуночків під час однієї систоли в судини. В стані спокою систолічний об’єм складає 50 – 70мл, при фізичному навантаженні він збільшується до 150 – 200мл. Величина систолічного об’єму залежить від ступеню розтягнення волокон міокарду шлуночків кров’ю, що надходить до них під час діастоли. Чим більше тривалість діастоли, тим більше крові надходить до шлуночків, тим більше кінцево - діастолічний об’єм крові у шлуночках, тим більше розтягуються волокна міокарду, тим сильніше вони скорочуються і тим більше викидається крові в судини.

Це закон серця Франка – Старлінга. Він відображує пряму залежність систолічного об’єму від кінцево - діастолічного. Кінцево – діастолічний об’єм визначається кількістю крові у кожному шлуночку в кінці діастоли. Він дорівнює в стані спокою 130 мл і може збільшуватися за рахунок зростання притоку крові до серця. Кінцево - діастолічний об’єм є резервом крові для збільшення систолічного об’єму при необхідності, наприклад, під час фізичного навантаження. Кінцевосистолічний об’єм – це та кількість крові, що лишається у шлуночку після систоли. Він дорівнює 60 – 80 мл у стані спокою і також є резервом систолічного об’єму. Кінцеводіастолічний і кінцевосистолічний об’єми визначаються методом рівноважної радіоізотопної ангіографії. Різниця між цими величинами є показником систолічного об’єму.

Обмеження закону серця Франка – Старлінга: 1.волокна міокарду мають обмеження у розтягуванні. Необхідно, щоб актинові нитки не виходили повністю із проміжків між міозиновими і були спроможні утворювати актоміозинові містки. В кардіології існує поняття ділятації серця, коли шлуночки розтягуються як мішок, і не здатні повноцінно скорочуватися. 2. порушення обміну речовин у міокарді та гіпоксія обмежують силу скорочень внаслідок зменшення утворення енергії, необхідної для скорочення, а також можливого накопичення метаболітів 3. зміна температури міокарду, що впливає на рівень обміну речовин у серці. 4. обмежує закон серця збільшення частоти серцевих скорочень, що супроводжується зменшенням тривалості діастоли шлуночків.

Показником роботи серця є хвилинний об’єм (ХОС). Це та кількість крові, що викидається кожним із шлуночків за хвилину в судини. В стані спокою ХОС дорівнює 5 л. У спортсменів він залежить більше від величини систолічного об’єму, у нетренованих осіб – від частоти серцевих скорочень. Вперше систолічний і хвилинний об’єми серця було визначено на серцево – легеневому препараті Павлова – Чистовича, в якому зберігалося мале коло кровообігу, а велике повністю замінювалося системою трубок і резервуарів. У клінічній практиці ХОС визначається за методом Фіка, що базується на величинах кількості споживання кисню за хвилину і його артеріовенозної різниці. Припустимо, що споживання кисню за хвилину складає 250 мл, а артеріовенозна різниця – 5 мл. Це означає, що кожні 100 мл крові приносять до тканин 5 мл кисню. Необхідно визначити, яка кількість крові принесе тканинам 250 мл кисню. Складається рівняння:

5 мл О₂ - 100 мл крові

250 мл О₂ - Х і визначається, що ХОС дорівнює 5л. До більш досконалих методів визначення ХОС відносяться доплерографія з ехокардіографією. Принцип методів базується на визначенні розмірів серця під час систоли і діастоли віддзеркаленим ультразвуком. Різниця складає величину систолічного об’єму, а ХОС визначається множенням систолічного об’єму на частоту серцевих скорочень. Метод термоділюції становить вимірювання термістором температури крові у легеневій артерії під час введення через катетер у праве передсердя охолодженого ізотонічного розчину. Зміна температури крові залежить від розведення її ізотонічним розчином і буде зворотно пропорційна кількості крові, що тече через легеневу артерію. Для оцінки насосної функції серця в організмі застосовується серцевий індекс – це показник, що визначається відношенням ХОС до площі поверхні тіла в м і в нормі дорівнює 3,2 л.

2