1. Загальна система кровообігу, серце та його фізіологічні властивості 2. Показники роботи серця 3. Регуляція серцевої діяльності 4. Рух крові по судинах

1. Загальна система кровообігу, серце та його фізіологічні властивості

Велике коло кровообігу: лівий шлуночка – аорта – артерії – капіляри – венули – вени – нижня (від тулуба й нижніх кінцівок) і верхня (від голови й верхніх кінцівок) порожнисті вени — праве передсердя.

Мале коло кровообігу: правий шлуночок – легеневий стовбур і поділяється на праву та ліву легеневі артерії, якими венозна кров надходить до обох легень. Пройшовши через легеневі капіляри і обмінявшись газами з альвеолярним повітрям, уже артеріальна кров по чотирьох легеневих венах повертається до лівого передсердя, а звідти до лівого шлуночка і знову виштовхується в аорту.

Серце та його фізіологічні властивості

Серце – це порожнистий м'язовий орган, функція якого полягає у перекачуванні крові із судин з низьким тиском (вен) до системи судин високого тиску (артерій) і забезпеченні її плину в кровоносних судинах. Серце людини складається з чотирьох камер. Обидва передсердя так само, як і шлуночки, відокремлені одне від одного суцільною перегородкою, а передсердя і шлуночок кожної половини серця сполучаються між собою передсердно-шлуночковим (атріовентрикулярним)отвором з однойменним клапаном.

Стінка серця має неоднакову товщину, що залежить від навантаження на той чи інший відділ серця: найтоншою є стінка обох передсердь, найтовщою – лівого шлуночка (8-15 мм). Будова стінки в усіх відділах однакова. Це три шари: внутрішній – ендокард – вистеляє поверхню камер серця зсередини, утворює серцеві клапани і складається з шару ендотеліальних клітин та підстилаючої його підендокардіальної основи – сполучнотканинного шару з кровоносними судинами, нервами тощо. До нього прилягає найпотужніший шар стінки серця – міокард – м'язовий шар, що забезпечує основну функцію серця: перекачування крові з венозного до артеріального русла. Зовні його покриває сполучнотканинний шар – епікард. Крім того, існує ще четвертий шар – осердя (перикард), який охоплює все серце і утворює навколосерцеву сумку. Простір між осердям і епікардом заповнений невеликою кількістю серозної рідини. Остання під час скорочень серця зменшує його тертя з пристінковою поверхнею осердя.

Клапани серця забезпечують рух крові через серце тільки в одному напрямку. Клапани серця не мають м'язових елементів, відкриваються і закриваються пасивно за рахунок виникнення різниці тиску по обидва боки від них. Передсердно-шлуночкові клапани складаються зі стулок: лівий (мітральний, або двостулковий) – у лівій половині серця і правий (тристулковий) – у правій.

Крім того, у правому шлуночку серця є клапан легеневого стовбура, а в лівому – клапан аорти.

Особливості серцевого м'яза. Серцевий м'яз – міокард – має унікальні особливості, за якими він істотно відрізняється як від посмугованих, так і від гладких м'язів. По-перше, це єдиний м'яз внутрішніх органів, що має поперечну посмугованість, а по-друге, це єдиний з посмугованих м'язів тіла, що є автономним, тобто незалежним від нашої волі.

М’язові волокна серцевого м’яза утворені клітинами — кардіоміоцитами.

До головних особливостей серцевого м’яза належать:

1. Серце реагує на поодинокі подразнення за законом «усе або нічого». Тобто за сталих умов сила скорочення серцевого м'яза не залежить від сили подразнення, якщо вона досягла порогового чи понадпорогового рівня. Інакше кажучи, серце реагує скороченням лише на порогові й понадпорогові подразнення, причому скорочення завжди є максимальними. Серцевий м'яз завдяки наявності нексусів (спеціальні з’єднання серцевих міоцитів) реагує як одна клітина. Якби міокард скорочувався не весь одночасно, то кров зі шлуночка не виштовхувалась би, а переливалась з однієї частини шлуночка до іншої.

2. Тривалий рефрактерний (від франц. refractaire– несприйнятливість) період. У момент виникнення збудження серце втрачає збудливість – фаза абсолютної рефрактерності, яка триває протягом усього періоду скорочення (0,27-0,30 с). Під час розслаблення міокарда збудливість поступово відновлюється – фаза відносної рефрактерності (0,03-0,08 с), і в цей час можна сильним штучним подразненням викликати позачергове скорочення –екстрасистолу, за якою обов'язково йде компенсаторна пауза. І, нарешті, в паузі між скороченнями серця розвивається підвищена збудливість – екзальтаційна фаза, під час якої ефект може викликатися і допороговим подразненням.

Та обставина, що серцевий м'яз протягом усього скорочення перебуває в стані рефрактерності, запобігає новому скороченню до закінчення попереднього, тобто тривалому тетанічному скороченню, що унеможливлювало б виконання серцем насосної функції. Крім того, така велика тривалість рефрактерного періоду запобігає рециркуляції збудження в міокарді, що також порушувало б нормальне чергування скорочення і розслаблення серця.

3. Висока невтомлюваність серцевого м'яза. Якщо людина не шкодить своєму серцю нездоровим способом життя, різноманітними перевантаженнями тощо, вона протягом усього життя не відчуває ніяких ознак втоми серця, яке за 60 років життя скорочується 2,3 млрд. разів і перекачує понад 150 млн. л крові. Така виняткова працездатність серця має кілька причин. Це, по-перше, ритмічність його роботи; по-друге, високий рівень кровопостачання міокарда і, нарешті, головна причина – висока ефективність метаболічних ферментів, здатних за 0,3-0,5 с між скороченнями серця повністю відновити біохімічний і енергетичний стан кардіоміоцитів. Значна тахікардія (понад 180 скорочень на 1 хв.) є виснажливою навіть для нашого невтомного серця і, якщо вона не короткочасна, може призвести до патології.

4. Автоматія (автоматизм) серця посідає особливе місце серед його властивостей. Це здатність ритмічно скорочуватись без будь-яких зовнішніх подразників, під впливом імпульсів, що виникають у самому серці. Автоматія властива усьому серцю, а також окремим його частинам, але не самому серцевому м'язу. Провідний вузол автоматії постійно генерує ритмічне збудження міокарда, викликаючи його скорочення. Збудження волокнами провідної системи поширюється з неоднаковою швидкістю. Найбільшу швидкість мають волокна в шлуночках серця – до 300 см/с; передсердно-шлуночковий пучок проводить збудження зі швидкістю 100-150 см/с, а через передсердно-шлуночковий вузол збудження поширюється найповільніше – 2-5 см/с. Така мала швидкість проведення збудження через цей вузол зумовлює затримку між скороченням передсердь і шлуночків, що забезпечує перехід крові з передсердь до шлуночків раніше, ніж останні почнуть скорочуватись.

Робота серця як нагнітальної помпи.

У судинах кров рухається завдяки градієнту тиску в напрямку від високого (шлуночки) до низького (передсердя).

Зміна станів скорочення (систоли) і розслаблення (діастоли) відділів серця, що повторюється циклічно, називається серцевим циклом. Він складається з трьох фаз:

1. Систола передсердь (0,1с). Скорочення кардіоміоцитів призводить до перекриття отворів порожнистих вен і підвищенню тиску в передсердях (≈ 3-8 мм рт. ст.). Під тиском крові атріовентрикулярні клапани відкриваються і кров переходить до шлуночків (130-140 мл). Після цього розпочинається діастола передсердь (0,7 с).

2. Систола шлуночків (0,33 с) поділяється на два періоди: перший — напруження, другий — вигнання.

Період напруження починається із фази асинхронного скорочення. Першими скорочуються кардіоміоцити, які розташовані поруч із пейсмекерами. Тиск поступово підвищується, кров спрямовується до передсердь, що викликає закриття атріовентрикулярних клапанів. Оскільки тиск ще замалий, півмісяцеві клапани теж закриті, тому утворюється замкнена порожнина. Починається фаза ізометричного скорочення. Коли  систолічний тиск стане більшим, ніж тиск в аорті (≈ 70-80 мм рт. ст.) і легеневій артерії (≈ 10-15 мм рт. ст.), тоді півмісяцеві клапани відкриваються і починається період вигнання крові.

Період вигнання крові (0,25 с) складається із фаз швидкого (0,12 с) і повільного (0,13 с) вигнання крові. Коли починається вигнання крові, то артерії не спроможні прийняти всю кров серця, тому тиск продовжує наростати і сягає величини 120-130 мм рт. ст. у лівому шлуночку, а в правому — до 20 мм рт. ст. Градієнт тиску між шлуночком і судиною сприяє швидкому викиду частини крові. Однак, через невелику пропускну спроможність судини переповнюються (в них до того ж вже була кров). Тепер тиск зростає вже в судинах. Градієнт тиску між шлуночками і судинами поступово зменшується і швидкість течії крові сповільнюється.

3. Загальна діастола (0,47 с). Коли тиск крові у судинах стає більшим, ніж у шлуночках, тоді кров починає рухатися до серця і зворотнім током закриває півмісяцеві клапани. Цей період називається продіастолічним. Після цього напруга спадає і настає ізометричний період розслаблення.

Наповненню передсердь кров’ю під час діастоли сприяють: 1) тиск крові у порожнистих венах; 2) присмоктувальна дія атриовентрикулярних клапанів, які під час систоли шлуночків зміщуються у напрямку до верхівки серця; 3) присмоктувальна дія грудної клітки, яка під час вдиху розширюється, тиск в ній падає, що сприяє руху крові до серця.

Біоелектричні явища в серці. Схема ЕКГ.

Біопотенціали, що виникають в серці під час проходження хвилі збудження, розповсюджуються по всьому тілі і можуть бути зареєстровані. Графічне зображення біотоків серця носить назву електрокардіограми (ЕКГ).

ЕКГ має складну форму. На ній розрізняють п’ять зубців: Р, R і Т — позитивні, Q і S — негативні. Кожен зубець характеризує електричну активність різних відділів серця.

Метод кардіографії широко використовується в діагностиці захворювань серця, для оцінки пристосування серця до фізичного навантаження визначення його функціонального стану.