Физиология сердца

VІ. Автоматия сердца.  Проводящая система сердца

Сердечная мышца обладает автоматией — способностью возбуждаться без видимых причин, как бы самопроизвольно. Изучение автоматии сердечной мышцы проводилось в двух направлениях:

• поиск субстрата автоматии, т.е. тех структур, которые реализуют это свойство;
• изучение природы автоматии, т.е. механизмов, лежащих в ее основе.

Выраженной способностью к автоматии обладают мало дифференцированные атипические мышечные волокна, которые образуют так называемую проводящую систему сердца .

Проводящая система включает в себя главные узлы автоматии:

• синоатриальный, расположенный в стенке правого предсердия между местом впадения верхней полой вены и правым ушком;
• атриовентрикулярный, расположенный в межпредсердной перегородке на границе предсердий и желудочков.

В состав проводящей системы сердца входит также пучок Гиса, который начинается от атриовентрикулярного узла, затем разделяется на правую и левую ножки, идущие к желудочкам. Ножки пучка Гиса разделяются на более тонкие проводящие пути, заканчивающиеся волокнами Пуркинье, которые контактируют с клетками сократительного миокарда.

Способность к автоматии различных отделов проводящей системы сердца изучал Станниус путем последовательного наложения на сердце лигатур. Было установлено, что в обычных условиях генератором возбуждения в сердце является синоатриальный узел — водитель ритма (пейсмекер) сердца І порядка. Атриовентрикулярный узел является водителем ритма сердца II порядка, так как его способность к автоматии примерно в 2 раза меньше, чем у синоатриального узла. Автоматия волокон пучка Гиса еще меньше и, наконец, волокна Пуркинье обладают наименьшей способностью к автоматии. Следовательно, существует градиент автоматии — уменьшение способности к автоматии различных отделов проводящей системы сердца по мере их удаления от синоатриального узла к верхушке сердца.

Изучение природы автоматии показало, что в клетках рабочего миокарда предсердий и желудочков МП в интервалах между возбуждениями поддерживается на постоянном уровне. В клетках же синоатриального узла мембранный МП нестабилен — в период диастолы происходит постепенное его уменьшение, которое называется медленной диастолической деполяризацией (МДД). Она является начальным компонентом ПД пейсмекерных клеток. При достижении МДД критического уровня деполяризации возникает ПД пейсмекерной клетки, который затем распространяется по проводящей системе к миокарду предсердий и желудочков. После окончания ПД вновь развивается МДД.

Ионный механизм МДД состоит в том, что во время реполяризации клеточная мембрана сохраняет относительно высокую натриевую проницаемость. В результате проникновения внутрь клетки Nа+ и уменьшения скорости выхода из нее К+ возникает МДД. Уменьшение ПД до — 40 мВ вызывает открытие медленных натриево - кальциевых каналов, что приводит к возникновению быстрой деполяризации. Реполяризация обеспечивается открытием калиевых каналов. В отличие от клеток водителей ритма рабочие клетки миокарда в состоянии покоя характеризуются очень низкой проницаемостью для поэтому сдвигов мембранного потенциала в них не возникает.

Форма ПД пейсмекерной клетки (см. приложение 11) синоатриального узла отличается от формы ПД сократительных кардиомиоцитов. Во-первых, для пейсмекерных клеток характерно наличие МДД; во-вторых, МДД медленно, плавно (особенно у клеток синоатриального узла) переходит в фазу быстрой деполяризации; в-третьих, у ПД пейсмекерных клеток нет плато реполяризации; в-четвертых, у пейсмекерных клеток отсутствует овершут (потенциал превышения); в-пятых, мембранный потенциал покоя (МПП) у пейсмекерных клеток значительно ниже (—55—60 мВ), чем МПП сократительных кардиомиоцитов (—90 мВ).]

Атипический миокард образует проводящую систему сердца. Физиологические свойства атипического миокарда:

1) возбудимость ниже, чем у скелетных мышц, но выше, чем у клеток сократительного миокарда, поэтому именно здесь происходит генерация нервных импульсов;

2) проводимость меньше, чем у скелетных мышц, но выше, чем у сократительного миокарда;

3) рефрактерный период довольно длинный и связан с возникновением потенциала действия и ионами кальция;

4) низкая лабильность;

5) низкая способность к сократимости;

6) автоматия.

 

VІІ. Оценка нагнетательной функции сердца: МОК(СВ), ЧСС, СО.

Основной  функцией   сердца  является нагнетание крови в систему сосудов. Насосная  функция   сердца  характеризуется несколькими показателями. Одним из важнейших показателей работы  сердца  является минутный объем кровообращения ( МОК ) - количество крови, выбрасываемое желудочками  сердца  в минуту.  МОК  левого и правого желудочков одинаков. Синонимом понятия  МОК  является термин «сердечный выброс» ( СВ ).  МОК  - это интегральный показатель работы  сердца , зависящий от величины систолического объема (СО) - количества крови (мл; л), выбрасываемого  сердцем  за одно сокращение, и  ЧСС . Таким образом,  МОК  (л/мин) = СО (л) х  ЧСС  (уд/мин). В зависимости от характера деятельности человека в данный момент времени (особенности физической работы, поза, степень психоэмоционального напряжения и др.) доля вклада  ЧСС  и СО в изменения  МОК  различна.

В покое в положении лежа  МОК  у нетренированных и тренированных мужчин составляет 4,0- 5 , 5  л/мин, а у женщин - 3,0-4, 5  л/мин. В связи с тем, что  МОК  зависит от размера тела, при необходимости сравнения  МОК  у людей разного веса используют относительный показатель - сердечный индекс - отношение величины  МОК  (в л/мин) к площади поверхности тела (в м2). Площадь поверхности тела определяют по специальной номограмме, исходя из данных о весе и росте человека. У здорового человека в условиях основного обмена сердечный индекс обычно равен 2, 5 -3, 5  л/мин/м2. В некоторых ситуациях (например, при низкой температуре окружающей среды) даже в условиях физического покоя возрастает энергетический обмен в организме. Это приводит к возрастанию  ЧСС  и, соответственно,  МОК .

В положении стоя у всех людей  МОК  обычно на 25-30% меньше, чем лежа. Это связано с тем, что в вертикальном положении тела значительные объемы крови скапливаются в нижней половине туловища. Вследствие этого заметно уменьшается СО.

Изменение  МОК  при мышечной работе. В условиях мышечной деятельности запросы мышц в кислороде возрастают пропорционально мощности выполняемой работы. При этом общее потребление организмом кислорода может возрастать в 10 и более раз. Вполне естественно, что это требует значительного увеличения  МОК . Зависимость между величиной потребления кислорода (или мощностью работы) и  МОК , вплоть до его предельных величин, носит линейный характер.

Частота сердечных сокращений (ЧСС) в покое.  ЧСС  - один из самых информативных показателей состояния не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в целом. Начиная с рождения и до 20-30 лет  ЧСС  в покое снижается со 100-110 до 70 уд/мин у молодых нетренированных мужчин и до 75 уд/мин у женщин. В дальнейшем, с увеличением возраста,  ЧСС  незначительно возрастает: у 60-76-летних в покое по сравнению с молодыми на  5 -8 уд/мин.  

ЧСС  при мышечной работе. Единственной возможностью повысить доставку кислорода к работающим мышцам является увеличение объема крови, поступающей к ним в единицу времени. Для этого должен возрасти  МОК . Поскольку  ЧСС  прямо влияет на величину  МОК , то повышение  ЧСС  при мышечной работе является обязательным механизмом, направленным на удовлетворение значительно возрастающих нужд метаболизма.

Если мощность циклической работы выразить через величину потребляемого кислорода (в процентах от величины максимального потребления кислорода - МПК), то  ЧСС  возрастает в линейной зависимости от мощности работы (потребления кислорода). У женщин при условии равного с мужчинами потребления кислорода, ЧСС  обычно на 10-12 уд/мин выше.

Наличие прямо пропорциональной зависимости между мощностью работы и величиной  ЧСС  делает частоту пульса важным информативным показателем в практической деятельности тренера и педагога. При многих видах мышечной деятельности  ЧСС  - точный и легкоопределяемый показатель интенсивности выполняемых физических нагрузок, физиологической стоимости работы, особенностей протекания периодов восстановления.

Для практических нужд необходимо знать величину максимальной  ЧСС  у лиц разного пола и возраста. С возрастом максимальные величины  ЧСС  как у мужчин, так и у женщин снижаются. Точную величину  ЧСС  у каждого конкретного человека можно определить лишь опытным путем, регистрируя частоту пульса во время работы возрастающей мощности на велоэргометре. Практически для ориентировочного суждения о максимальной  ЧСС  человека (независимо от пола) используют формулу: ЧССмакс = 220 - возраст (в годах).

Систолический (ударный) объем  сердца (СО)  - это количество крови, выбрасываемое каждым желудочком за одно сокращение. Наряду с  ЧСС  СО оказывает существенное влияние на величину  МОК . У взрослых мужчин СО может меняться от 60-70 до 120-190 мл, а у женщин - от 40-50 до 90-150 мл.

СО - это разность между конечно-диастолическим и конечно-систолическим объемами. Следовательно, увеличение СО может происходить как посредством большего заполнения полостей желудочков в диастолу (увеличение конечно-диастолического объема), так и посредством увеличения силы сокращения и уменьшения количества крови, остающейся в желудочках в конце систолы (уменьшение конечно-систолического объема).

Изменения СО при мышечной работе. В самом начале работы из-за относительной инертности механизмов, приводящих к увеличению кровоснабжения скелетных мышц, венозный возврат возрастает сравнительно медленно. В это время увеличение СО происходит в основном благодаря увеличению силы сокращения миокарда и уменьшению конечно-систолического объема. По мере продолжения циклической работы, выполняемой в вертикальном положении тела, благодаря значительному увеличению потока крови через работающие мышцы и активации мышечного насоса, возрастает венозный возврат к  сердцу . Вследствие этого конечно-диастолический объем желудочков у нетренированных лиц со 120-130 мл в покое повышается до 160-170 мл, а у хорошо тренированных спортсменов даже до 200-220 мл. В это же время происходит увеличение силы сокращения сердечной мышцы. Это, в свою очередь, приводит к более полному опорожнению желудочков во время систолы. Конечно-систолический объем при очень тяжелой мышечной работе может уменьшиться у нетренированных до 40 мл, а у тренированных до 10-30 мл. То есть увеличение конечно-диастолического объема и уменьшение конечно-систолического приводят к значительному повышению СО.

В зависимости от мощности работы (потребления О2) происходят довольно характерные изменения СО. У нетренированных людей СО максимально увеличивается по сравнению с его уровне м в покое на 50-60%. У большинства людей при работе на велоэргометре СО достигает своего максимума при нагрузках с потреблением кислорода на уровне 40-50% от МПК.

Иначе говоря, при увеличении интенсивности (мощности) циклической работы в механизме увеличения  МОК  в первую очередь используется более экономичный путь увеличения выброса крови  сердцем  за каждую систолу. Этот механизм исчерпывает свои резервы при  ЧСС , равной 130-140 уд/мин.

У нетренированных людей максимальные величины СО уменьшаются с возрастом. У людей старше 50 лет, выполняющих работу с тем же уровнем потребления кислорода, что и 20-летние, СО на 15-25% меньше. Можно считать, что возрастное уменьшение СО является результатом снижения сократительной  функции   сердца  и, по-видимому, уменьшения скорости расслабления сердечной мышцы.

 

VІІІ. Тоны сердца

Тоны сердца - это сумма различных звуковых феноменов, возникающих в период сердечного цикла. Обычно выслушиваются два тона, но у 20% здоровых лиц выслушиваются 3-й и 4-й тоны. При патологии характеристика тонов меняется.

1-й тон (систолический) выслушивается  в начале систолы.

Точки аускультации сердца (I-V). 

I — область верхушечного толчка  сердца (для выслушивания митрального клапана);  

II — во 2-м межреберье у правого  края грудины ("на аорте"); 

III — во 2-м межреберье у левого  края грудины ("на легочной артерии") ; 

IV — у правого края грудины  в месте прикрепления к ней мечевидного отростка ("на трехстворчатом клапане"); 

V — на месте пересечения линии, соединяющей I и II точки с левым краем грудины (в точке Боткина-Эрба), что примерно соответствует месту прикрепления хрящей 3-4-го ребер к левому краю грудины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Клапан	Места выслушивания	Анатомическая проекция
Двухстворчатый клапан (митральный)	У верхушки сердца, т.е. в V м/р, на ½ - 1 см кнутри от СКЛ.	Прикрепление III реберного хряща к левому краю грудины.
Трёхстворчатый клапан	У правого края грудины, у места прикрепления к ней V реберного хряща, либо в месте сочленения конца тела грудины с мечевидным отростком.	На середине линии, соединяющей конец III левого реберного хряща с V правым реберным хрящом.
Аортальный клапан	Во II м/р справа у края грудины и в точке Боткина-Эрба (III м/р слева у грудине)	На грудине на уровне III рёберных хрящей, чуть левее срединной линии.
Клапан легочной артерии	Во II м/р слева у края грудины	Там же