18. Внутрисердечные (интракардиальные) регуляторные механизмы, принципы гетерометрической (закон Франка-Старлинга) и гомеометрической (проба Анрепа) регуляций.

Приспособление деятельности сердца к изменяющимся потреб­ностям организма происходит при помощи ряда регуляторных ме­ханизмов. Часть из них расположена в самом сердце — это внутрисердечные регуляторные механизмы. К ним относятся внутри­клеточные механизмы регуляции, регуляция межклеточных взаимодействий и нервные механизмы — внутрисердечные рефлексы. Вторая группа представляет собой внесердечные регуляторные механизмы. В эту группу входят экстракардиальные нервные и гуморальные механизмы регуляции сердечной деятельности.

Внутриклеточные механизмы регуляции. В каждой клетке действуют механизмы регуляции синтеза белков, обеспечивающих сохранение ее структуры и функций.

Регуляция межклеточных взаимодействий. Установлено, что вставочные диски, соединяющие клетки миокарда, имеют различную структуру. Одни участки вставочных дисков выполняют чисто меха­ническую функцию, другие обеспечивают транспорт через мембрану кардиомиоцита необходимых ему веществ, третьи — нексусы, или тес­ные контакты, проводят возбуждение с клетки на клетку. Нарушение межклеточных взаимодействий приводит к асинхронному возбужде­нию клеток миокарда и появлению сердечных аритмий.

Сердце может саморегулироваться за счет сердечных интракардиальных механизмов. Закон Франка-Старлинга: чем больше растяжение миокарда, тем сильнее сокращения. Если размеры желудочка не меняются, но увеличиваеся давление крови на стенки желудочка, тогда срабатывает закон гомеометрической регуляции, следовательо увеличивается частота сердечных сокращений.

Сердце реагирует на объем венозного возврата. Объем левого желудочка приближенно равен объему правого. В правом предсердии находятся особые рецепторы. Закон растяжения правого предсердия вызывает увеличение ЧСС – Брейнбриджи. Но этот закон не всегда действует. Если ЧСС высокая, то тогда вместо регуляции по з.Брейнбриджи происходит регуляция с помощью барорецептора (барорецепторный рефлекс). Высокая ЧСС – увеличение крови в артериях – увеличение артериального давления; барорецепторы запускают др. механизм – ЧСС снижается.

При нормальной работе сердца равенство притока и оттока крови в нем поддерживается с помощью миогенных механизмов – гетерометрическй и гомеометрической ауторегуляции насосной функции сердца.

Гетерометрическая регуляция силы сокращений.

В 1895г. О. Франк получил зависимость: чем больше растянуто сердце, тем сильнее оно сокращается. Окончательно эту зависимость проверил и сформулировал Э. Старлинг в 1918г. В последующем это явление получило название «Закон Франка-Старлинга». Суть его заключалась в том, что чем больше (до определенной величины) растягивается мышца желудочков (и предсердий) во время фазы наполнения, тем сильнее она будет сокращаться во время систолы.

Найдено, что максимальное сокращение сердечная мышца совершает в том случае, если длина саркомера достигает 1,9-2,2 мкм. В этой ситуации число мест, генерирующих силу (число активно функционирующих мостиков), достигает максимального значения. При дальнейшем растяжении мышцы взаимодействующие части актиновых и миозиновых нитей разъединяются, число мест генерации силы уменьшается, и сила сокращения падает. При длине саркомера, равно 3,6 мкм, сила сокращений равна 0, т.к. взаимодействие полностью отсутствует. В целом этот способ регуляции силы сокращения получил название гетерометрической регуляции.

Гомеометрическая регуляция.

Известно, что сила сердечных сокращений может меняться при неизмененной длине мышцы (гомеометрический режим) за счет влияний, приводящих, в частности, к повышению внутри миокардиоцита свободного кальция. В частности, подобное может наблюдаться в явлении лестницы Боудича: чем чаще возникает возбуждение в миокарде, тем сильнее (до некоторого предела) сокращение. Это явление получило название хроноинотропного взаимоотношения. Это явление играет важную роль в регуляции деятельности сердца в реальных условиях.

Второй вариант гомеометрической регуляции, которая осуществляется без каких-либо нервны или гуморальных механизмов – это феномен Анрепа – при увеличении давления в аорте (артерии) в результате роста противонагрузки возрастает и сила сердечных сокращений. Благодаря этому феномену при повышении давления в аорте или артерии величина систолического объема крови может оставаться постоянной. Механизмы, лежащие в основе феномена Анрепа, до настоящего времени не ясны.

19. Внесердечные (экстракардиальные) механизмы регуляций. Влияние симпатических и парасимпатических регуляций на частоту, силу, возбудимость и проводимость сердца. Гуморальная регуляция деятельности сердца.

Приспособление деятельности сердца к изменяющимся потреб­ностям организма происходит при помощи ряда регуляторных ме­ханизмов. Часть из них расположена в самом сердце — это внутрисердечные регуляторные механизмы. К ним относятся внутри­клеточные механизмы регуляции, регуляция межклеточных взаимодействий и нервные механизмы — внутрисердечные рефлексы. Вторая группа представляет собой внесердечные регуляторные механизмы. В эту группу входят экстракардиальные нервные и гуморальные механизмы регуляции сердечной деятельности.

Внесердечные регуляторные механизмы. Нервная экстракардиальная регуляция. Эта регуляция осуществляется импульсами, поступающими к сердцу из ЦНС по блуж­дающим и симпатическим нервам. Влияние на сердце блуждающих нервов впервые изучили братья Вебер (1845). Они установили, что раздражение этих нервов тормозит работу сердца вплоть до полной его остановки в диастолу. Влияние на сердце симпатических нервов впервые было изучено братьями Цион (1867), а затем И. П. Павловым. Ционы описали учащение сердечной деятельности при раздражении сим­патических нервов сердца (положительный хронотропный эф­фект); соответствующие волокна они назвали nn. accelerantes cordis (ускорители сердца).

Внесердечные механизмы регуляции действуют на проводящую систему сердца (кора – гипоталамус – СИС, ПСИС – синоатриальный и атриоветрикулярный узлы).

Влияние симпатической нервной системы на сердце. (Братья Цианы и И. П. Павлов)

- вызывает увеличение ЧСС – положительное хронотропное действие;

- вызывает увеличение силы сердечных сокращений – «+» инотропное действие;

- увеличивает возбудимость – «+» батмотропный эффект;

- увеличивает проводимость – «+» дромотропное действие.

Влияние парасимпатической НС на сердце.

Осуществляется посредством блуждающего нерва. Братья Веберы.

- снижает ЧСС – «-» хронотропный эффект;

- снижает силу сердечных сокращений – «-» инотропный эффект;

- снижает возбудимость – «-» батмотропный эффект;

- снижает проводимость – «-» дромотропный эффект.

Гуморальные механизмы регуляции.

- АХ (ацетилхолин) – медиатор парасимпатической НС – «-» хронотропное, инотропное, батмотропное и дромотропное действие;

- А, НА (адреналин, норадреналин – гормоны надпочечников) – медиатор симпатической НС – «+» хронтропное, инотропное, батмотропное и дромотропное действие;

- глюкокортикоиды, минералкортикоиды – «+» Х, И, Б и Д действия;

- в условиях гипертиреоза (увеличения уровня гормонов щитовидной железы Т₃, Т₄) – увеличивается ЧСС (тахикардия) – ЧСС превышает 80 уд/мин;

- в условиях гипотиреоза – снижается ЧСС (брадикардия) – ЧСС менее 60 уд/мин.

1. Сердечные гликозиды, которые содержатся в растениях (горицвет, ландыш, желтушник) – они содержат блокаторы Na⁺/K⁺ - АТФазы. Блокируя Na⁺/K⁺ - АТФазы и влияя на ионы кальция, гликозиды увеличивают диастолу – снижают ЧСС и улучшают метаболизм сердечной мышцы.

2. Адреноблокаторы. Есть альфа и бета адренорецепторы, через них оказывает влияние симпатическая НС – уменьшается диастола.

Биологически активные вещества, содержащиеся в плазме крови, могут оказывать прямое или опосредованное действие на сердце.

Гормоны. Специфическую гуморальную регуляцию сердца осуществляют адреналин, норадреналин и допамин. Эти гормоны действуют на β-адренорецепторы кардиомиоцитов и через систему вторичного посредника цАМФ повышают в них уровень энергетического обмена. Такое действие на пейсмекерные клетки сердца вызывает положительный хронотропный, а на кардиомиоциты – положительный инотропные эффекты. Инотропный эффект катехоламинов усиливается повышением проницаемости мембран кардиомиоцитов к ионам кальция.

Другие гормоны(глюкагон, кортикостероиды, ангиотензин, тироксин) действуют на миокард неспецифически или опосредованно, например, через симпатоадреналовую систему.

Ионы плазмы крови. Сердце чувствительно также к ионному составу протекающей крови. Ионы кальция повышают возбудимость клеток миокарда, участвуя в сопряжении возбуждения и сокращения и в активации фосфорилазы. Повышение концентрации ионов калия снижает величину потенциала покоя и увеличивает возбудимость миокарда и скорость проведения возбуждения. Недостаток в крови ионов калия сопровождается нарушениями ритма сердца в результате резкого снижения возбудимости и проводимости миокарда. На дефиците ионов калия основано действие кардиоплегических растворов, которые используются в кардиохирургии для временной остановки сердца. Угнетение сердечной деятельности наблюдается и при понижении рН внеклеточной среды.