Основные особенности строения сердечно-сосудистой системы

Абсолютный рефрактерный период сменяется относительным, соответствующим концу систолы, и длится 0,03 сек. Затем следует очень короткий период повышенной возбудимости - фаза экзальтации (или супернормальности), во время которой сердечная мышца может отвечать возбуждением и на подпороговое раздражение. После этого восстанавливается исходный уровень возбудимости сердечной мышцы.

Автоматия.

Автоматией называют способность клетки, ткани, органа возбуждаться без участия внешнего стимула, под влиянием импульсов, возникающих в них самих.

Показателем автоматии сердечной мышцы может быть тот факт, что изолированное сердце лягушки, удаленное из организм и помещенное в физиологический раствор, может в течение длительного времени ритмически сокращаться.

Различные отделы сердца обладают разной способностью к автоматии. Самой высокой автоматией обладает синоатриальный узел. От его активности зависит частота сердечных сокращений, в связи с чем его называют ведущим узлом сердца или водителем ритма.

Меньшей способностью к автоматии обладает атриовентрикулярный узел и еще меньшей - пучок Гисса. Способность к ритмической активности разных отделов проводящей системы сердца можно четко наблюдать в опытах Станниуса с наложением лигатур - перевязок. В опыте на лягушке с помощью лигатуры отделяется часть предсердия вместе с синоатриальным узлом от остальной части сердца. После этого все сердце перестает сокращаться, а отделенный участок предсердия продолжает сокращаться в том же ритме, что и до наложения лигатуры. Это говорит о том, что синоатриальный узел является ведущим, от него зависит частота сердечных сокращений.

Через некоторое время (20-30 мин) после наложения лигатуры на сердце лягушки проявляется автоматия атриовентрикулярного узла: сердце начинает сокращаться, но в боле редком ритме, чем до наложения лигатуры, причем предсердия и желудочки сокращаются одновременно.

Если на сердце теплокровного животного создать блок между атриовентрикулярным узлом и пучком Гисса, то верхушка сердца будет сокращаться в еще более редком ритме, который зависит от автоматии пучка Гисса или волокон Пуркинье.

Из изложенного можно сделать вывод, что способность сердца к автоматии уменьшается от венозного конца сердца к артериальному. Эта особенность была отмечена Гаскеллом и названа им законом градиента сердца.

В нормальных условиях жизнедеятельности организма проявляется автоматия только синоатриального узла и ему подчинены все другие отделы сердца, из автоматия подавляется водителем ритма.

Механизм автоматии.

Ритмической активностью в сердце обладают элементы атипической ткани и мышечные клетки. Способность к автоматии индивидуальна и закладывается в самые ранние периоды эмбрионального развития сердца. Было показано, что отдельные мышечные волокна сердца могут сокращаться в разном ритме, но, как только они объединяются морфологически, наиболее быстро сокращающаяся клетка берет на себя функцию водителя ритма.

В основе ритмической автоматии лежит способность клеток проводящей системы сердца к спонтанной деполяризации, к спонтанному изменению мембранного потенциала, которое наступает в конце фазы реполяризации и при достижении критического уровня приводит к возникновению нового потенциала действия и, соответственно, нового сокращения. Чем быстрее возникает деполяризация, тем больше частота сердечных сокращений.

В основе спонтанной диастолической деполяризации лежат до конца еще не изученные ионные механизмы проницаемости мембраны клеток - водителей ритма по отношению к ионам натрия и калия.

Скорость проведения возбуждения в сердце.

Сокращение мышечных волокон сердца вызывается импульсами, автоматически возникающими в синоатриальном узле. Возникший здесь потенциал действия распространяется на мышцы предсердий, затем к атриовентрикулярному узлу, от него - к пучку Гисса и далее по волокнам Пуркинье переходит на миокард правого и левого желудочков.

В различных участках сердца скорость проведения возбуждения неодинакова. Она зависит от количества десмосом, которые обладают малым сопротивлением (оно в 100 раз меньше, чем в сарколемме) и тем способствуют большой скорости проведения возбуждения. Десмосом в синоатриальном узле мало, и поэтому скорость проведения возбуждения в нем невелика - 0,05 м/сек. От синоатриального узла потенциал действия распространяется по волокнам правого и левого предсердий к перегородке между ними. Скорость проведения возбуждения по мышцам предсердий 1 м/сек. Оба предсердия оказываются охваченными возбуждением через 0,12 сек.

От предсердий возбуждение переходит к атриовентрикулярному узлу. Здесь оно возникает не сразу и происходит некоторая задержка в проведении возбуждения. Она имеет важное функциональное значение, так как способствует определенной последовательности сокращений различных отделов сердца. Желудочки сокращаются только после того, как закончилось сокращение предсердий. Относительно механизмов атриовентрикулярной задержки существует ряд мнений, основанных на морфологических и функциональных особенностях этого отдела сердца. С помощью микроэлектродной техники установлено, что в области атриовентрикулярного узла имеется синапс, в котором самостоятельно развивается возбуждение. Как любой синапс, синапс в атриовентрикулярном узле обладает более низкой возбудимостью, односторонним и замедленным проведением возбуждения. Вследствие небольшой возбудимости синапса импульс, приходящий к нему от предсердий, оказывается подпороговым. Необходима суммация подпороговых импульсов, для того, чтобы возникло распространяющееся возбуждение. Время суммации возбуждения (суммация подпороговой деполяризации) составляет время атриовентрикулярной задержки.

По структурам атриовентрикулярного узла возбуждение проводится со скоростью 0,08 м/сек, пучка Гисса 0 1,5 м/сек. Наибольшей скоростью проведения возбуждения обладают волокна Пуркинье - 4-5 м/сек, так как в них содержится большое количество десмосом. В мышцах желудочков скорость проведения снова уменьшается, она составляет 0,5-0,8 м/сек.

Сократимость сердечной мышцы.

Сократимостью обладают мышечные волокна сердца - миофибриллы. Сигналом к их сократительной деятельности является возникновение в них возбуждения. Возбуждение, возникнув в сарколемме мышечного волокна, распространяется по системе саркоплазматического ретикулюма внутрь волокна и вызывает его сокращение. В основе сокращения мышечных волокон сердца лежит тот же механизм, что и в основе сокращения скелетных мышц, - скольжение нитей актина и миозина.

Сердечная мышца отвечает на раздражение в соответствии с правилом "все или ничего", т.е. при достижении пороговой величины раздражения сердце отвечает максимальным сокращением и с увеличением силы раздражения величина ответа не изменяется. В этом характерная особенность ее сокращения. Правда, величина максимального ответа может быть различной и зависит от функционального состояния мышцы.

Величина сокращения сердечной мышцы зависит от первоначальной длины ее волокон. Эта зависимость выражается "законом сердца" Старлинга: сила сокращения тем больше, чем больше первоначальное растяжение мышечных волокон сердца. При увеличении притока крови к сердцу увеличивается растяжение его волокон и увеличивается сила сердечных - сердце больше выбрасывает крови за одно сокращение. Данное свойство имеет большое значение в приспособлении сердца к различным условиям деятельности при выполнении физической или спортивной нагрузки, изменении положения тела и т.д.

Внешние проявления деятельности сердца.

О сократительной деятельности сердца, его функциональном состоянии судят по ряду внешних проявлений, которые регистрируют с поверхности тела. При этом можно прослушать и записать сердечный толчок, тоны сердца, его биоэлектрическое изменения и др.

Сердечный толчок.

Во время систолы сердце напрягается, его верхушка поднимается вверх и надавливает на грудную клетку. При этом в области пятого левого межреберья возникает сердечный толчок. Его легко можно ощутить, приложив руку к пятому межреберью, и записать на кимографе с помощью кардиографа.

Тоны сердца.

Сократительную деятельность сердца сопровождают звуковые колебания, среди которых различают два основных звука, получивших название тонов сердца (первый и второй тоны).

Первый тон - систолический - возникает во время систолы желудочков и связан с сокращением их мышцы, колебаниями створок атриовентрикулярных клапанов и прикрепленных к ним сухожильных нитей. Его продолжительность колеблется у взрослых от 0,1 до 0,17 сек. По своей физической характеристике первый тон глухой, протяжный и низкий.

Второй тон - диастолический - возникает в начале диастолы и характеризует колебания полулунных клапанов, возникающие в момент их захлопывания, когда после осуществления фазы изгнания давление в желудочках становится меньше, чем в аорте и легочной артерии. При этом кровь направляется обратно в сердце, заполняет карманы клапанов и они с силой захлопываются. Длительность второго тона у взрослых колеблется в пределах 0,06-0,08 сек. Второй тон высокий, короткий, звонкий. Тоны сердца можно записать в виде кривых, если использовать микрофон, соединенный с усилителем и осциллографом. Эту методику регистрации тонов сердца называют фонокардиографией. Такая регистрация тонов сердца позволяет более детально анализировать его деятельность.

Электрокардиограмма.

Электрические изменения, сопровождающие деятельность сердца, могут быть зарегистрированы с поверхности тела. Это возможно вследствие того, что при возникновении разности потенциалов между возбужденным и невозбужденным участками сердца электрические силовые линии распространяются по поверхности тела. В сердечной мышце при распространении потенциала действия, возникшего в синоатриальном узле, по всему сердцу в каждый данный момент его деятельности возникает большое количество чередующихся положительно и отрицательно заряженных участков. Записанный с поверхности тела потенциал действия сердца представляет собой алгебраическую сумму всех положительных и отрицательных зарядов сердца. Таким образом, приложив к определенным участкам тела электроды, мы регистрируем суммарный потенциал действия сердца, который представляет собой сложную кривую, получившую название электрокардиограммы.

Методика регистрации потенциалов действия сердца получила название методикиэлектрокардиографии.

В электрокардиограмме различают пять основных зубцов, которые обозначают буквами латинского алфавита P, Q, R, S, T. Зубец P отражает возбуждение предсердий; часть кривой, направленная вверх, характеризует состояние правого предсердия, а направленная вниз - левого. Интервал между зубцами P и Q характеризует проведение возбуждения от предсердий к желудочкам. Он равен 0,12 - 0,16 сек. Комплекс QRST отражает деятельность желудочков, причем QRS - начало деятельности и равен 0,06 - 0,09 сек, а T - ее завершение. Зубец Q связан с деятельностью сосочковой мышцы правого желудочка, межжелудочковой перегородки и верхушки правого и левого желудочков. Зубец R отражает распространение возбуждения по основанию левого желудочка и по поверхности обоих желудочков. Зубец S регистрируется в тот момент, когда оба желудочка охвачены возбуждением и оно уменьшается по величине. Зубец T отражает остаточное возбуждение медленно возбуждающихся волокон и характеризует процессы конечной реполяризации. Он особенно чутко реагирует на изменение обменных процессов в сердечной мышце.

Существует несколько позиций для отведения электрокардиограммы. Выделяют три стандартных и 16 грудных отведений. При стандартных отведениях три основных электрода накладываются на правую и левую руку и левую ногу. При I отведении ЭКГ записывается от правой и левой руки, при II отведении - от правой руки и левой ноги, при III - от левой руки и левой ноги.

Электрокардиография - один из важнейших методов клинической диагностики, позволяющий судить о нарушениях деятельности сердца. Кроме того, он широко используется в физиологическом эксперименте. Обычно электрокардиограмма снимается в состоянии покоя (лежа) недалеко от прибора. При телеэлектрокардиографии ЭКГ регистрируется на расстоянии. При этом электроды, расположенные на теле, соединяются с радиопередатчиков, находящимся в кармане или шлеме испытуемого. Сигнал от радиопередатчика воспринимается радиоприемным устройством телеэлектрокардиографа и записывается в виде кривых. Эта методика позволяет наблюдать работу сердца в динамике при различных трудовых процессах и спортивных нагрузках.

Движение крови по сосудам.

Основные принципы гемодинамики.

Законы гидродинамики - учения о движении жидкостей по трубкам, изученные более 100 лет назад Пуазейлем, в основном применимы к гемодинамике, изучающей особенности движения крови по сосудам.

Скорость, с которой движется жидкость по трубкам, зависит от двух основных факторов: от разности давления жидкости в начале и конце трубки; от сопротивления, которое встречает жидкость на пути своего движения. Разность давлений способствует движению жидкости, и чем она больше, тем интенсивнее это движение. Этим закономерностям подчиняется и движение крови по сосудам.

Разность кровяного давления, определяющая скорость движения крови по сосудам, у человека велика. В аорте давление может быть равным 120-130 мм рт.ст., а в конце большого круга кровообращения, в полых венах, оно всего лишь 2-5 мм рт.ст., во время вдоха даже отрицательно - минус 2-4 мм рт.ст. Эта разница давлений обеспечивает быстрое движение крови по сосудам.

Сопротивление в сосудистой системе, уменьшающее скорость движения крови, зависит от ряда факторов: от длины сосуда и его радиуса (чем больше длина и меньше радиус, тем больше сопротивление), от вязкости крови (она в 5 раз больше вязкости воды) и от трения частиц крови о стенки сосудов и между собой.

Кровяное давление как фактор, обеспечивающий движение крови.

Методы определения кровяного давления. У человека и любого животного величина кровяного давления может быть определена прямым путем. Для этого нужно ввести иглу шприца в сосуд и соединить ее с ртутным манометром. При этом величина давления будет выражена в миллиметрах ртутного столба. Прямой способ определения кровяного давления неудобен и не всегда приемлем.