Сердце. 
Биология

1. Анатомическая характеристика.

Сердце представляет собой полый мешок, стенка которого состоит из трех оболочек — внутренней (эндокард), средней (миокард), наружной (эпикард, представленный серозной оболочкой).

В сердце имеются 4 камеры: 2 предсердия (левое и правое) и 2 желудочка (левый и правый); предсердия от желудочков отделены атрио-вентрикулярпыми клапанами (складками эндокарда), снабженными сосочковыми мышцами, предотвращающими выворачивание клапанов при сокращении желудочков; у устьев крупных сосудов (аорты и легочного ствола), выходящих из желудочков, имеются полулунные клапаны (рис. 10.86).

Рис. 10.86. Строение сердца:

• 1 — мышечная оболочка (миокард) правого желудочка; 2 — сосочковые мышцы; 3 — сухожильные нити; 4 — правый предсердножелудочковый (трехстворчатый) клапан;
• 5 — правая венечная артерия (разрезана);
• 6 — межжелудочковая перегородка; 7 — отверстие нижней полой вены; 8 — правое ушко; 9 — правое предсердие; 10 — верхняя полая вена; 11 — межпредсердная перегородка; 12 — отверстия легочных вен; 13 — левое ушко; 14 — левое предсердие; 15 — левый 11редсердно-желудочковый (двустворчатый, митральный) клапан; 16 — миокард левого

желудочка В сердце имеется проводящая система, назначение которой состоит в генерации и распространении, но органу электрических импульсов. Основными элементами данной системы являются синусно-предсердный узел, предсердно-желудочковый узел, пучок Гиса и волокна Пуркинье (рис. 10.87).

2. Гистологическая характеристика.

Эндокард, но строению напоминает стенку сосудов и включает эндотелий, подэндотелий, мышечно-эластический и наружный соединительнотканный слои.

Миокард в основном образован поперечно-полосатой сердечной мышечной тканью (рис. 10.88). Образующие его клетки (кардиомиоциты) имеют цилиндрическую или отростчатую форму, анастомозируют между собой с образованием трехмерной сети.

Кардиомиоциты соединяются между собой «конец в конец» с помощью особых образований — вставочных дисков, которые придают механическую прочность миокарду и обеспечивают быстрое распространение электрических импульсов по его объему.

Ядро находится в центре кардиомиоцита.

Кардиомиоциты имеют сильно развитый биоэнергетический аппарат, представленный многочисленными митохондриями.

Различают три типа кардиомиоцитов: сократительные, проводящие (образуют проводящую систему сердца), секреторные (вырабатывают гормон — натрий-уретический пептид, уменьшающий кровяное давление путем расширения сосудов и удаления избытка натрия и воды с мочой).

Рис. 10.87. Схема проводящей системы сердца:

1 — синусно-предсердный узел; 2 — предсердно-желудочковый узел; 3 — пучок Гиса; 4 — ножки пучка Гиса; 5 — волокна Пуркинье.

Рис. 10.88. Поперечно-полосатая сердечная мышечная ткань:

а — микрофотографии (наверху — поперечный, внизу — продольный срезы); б — сократительный кардиомиоцит (электронограмма); в — секреторный кардиомиоцит (электронограмма) Показано, что популяция кардиомиоцитов обновляется (путем митотического деления) с эффективностью 0,5—1% в год.

Наряду с мышечным компонентом в состав миокарда входят соединительнотканная строма, кровеносные сосуды (по числу капилляров на единицу объема сердце стоит на первом месте) и развитый нервный аппарат, представленный нервными ганглиями (интрамуральными) и нервными волокнами — разветвлениями вегетативных нервов, иннервирующих сердце.

3. Функциональные особенности сердечной мышцы.

Автоматизм сокращений. Все кардиомиоциты проводящей системы обладают внутренним свойством генерировать электрические импульсы с определенной частотой. Однако этот процесс в клетках синусно-предсердного узла происходит с большей скоростью, и распространяющийся от него потенциал действия достигает кардиомиоцитов других отделов проводящей системы прежде, чем они начнут спонтанно возбуждаться. Поэтому синусно-предсердный узел является основным водителем ритма: частота его разрядов определяет частоту сокращений сердца (в норме 60—90 в минуту).

Для клеток миокарда характерны циклические изменения метаболизма (в фазу сокращения преобладает катаболизм, в фазу расслабления — анаболизм).

В качестве источника энергии используется преимущественно креатин-фосфат.

4. Проводящая система.

Важную роль в обеспечении сократительной деятельности сердца играет проводящая система. Как указывалось выше, в ее состав входят синусно-предсердный узел, предсердно-желудочковый узел, пучок Гиса с его левой и правой ножкой и волокна Пуркинье. Синуснопредсердный узел расположен в верхней части правого предсердия и в норме является источником возникновения электрических импульсов. Далее импульсы распространяются, но стенкам предсердий и достигают предсердно-желудочкового узла (находится в области перегородки между предсердиями и желудочками). Данное звено проводящей системы сердца отличается самой низкой скоростью проведения электрических импульсов (0,1 м/с, но сравнению с 1 м/с в предсердиях и 3—5 м/с по ножкам пучка Гиса). По этой причине на уровне предсердно-желудочкового узла происходит задержка импульса на 0,08 с — время, необходимое для того, чтобы предсердия успели сократиться раньше и перекачать кровь в желудочки. Из предсердно-желудочкового узла импульсы поступают в пучок Гиса (залегающий в межжелудочковой перегородке) и по его левой и правой ножкам (конечные ветвления которых называются волокнами Пуркинье) поступают к сократительным структурам желудочков.

5. Цикл и основные параметры сердечной деятельности.

Сердечная деятельность имеет три циклически повторяющиеся фазы.

Систола предсердий (0,1 с) начинается с сокращения кольцевой мускулатуры, окружающей устья вен, впадающих в предсердия (создается препятствие для обратного тока крови). Далее следует сокращение предсердий и в это время идет активное заполнение кровью желудочков (30% к имеющимся 70%).

Систола желудочков (0,3 с) начинается с захлопывания предсердно-желудочковых клапанов; включает подфазу напряжения (0,05 с) — при закрытых атрио-вентрикулярных и полулунных клапанах; обеспечивает напряжение мышцы вокруг несжимаемой жидкости; подфазу изгнания (0,25 с) — открытие полулунных клапанов, выброс крови из желудочков в аорту и легочные стволы, закрытие полулунных клапанов.

Общая пауза — диастола (0,4 с), в течение которой происходят: заполнение предсердий кровью (за счет разницы давления), открытие атрио-вентрикулярных клапанов, заполнение предсердий и желудочков (па 70%) кровью (на фоне расслабления мышц).

Схема виутрисердечной гемодинамики показана на рис. 10.89.

Основными параметрами деятельности сердца являются следующие:

• • систолический объем — суммарный объем крови, выталкиваемый обоими желудочками сердца в аорту и легочную артерию (легочный ствол) во время систолы желудочков (40—70 мл);
• • минутный объем — объем крови, перекачиваемый сердцем за 1 мин (4,5—5,0 л).
• 6. Акустические и электрические проявления работы сердца.

Работа сердца сопровождается возникновением определенных звуков — тонов сердца.

Рис. 10.89. Схема внутрисердечной гемодинамики:

1 — верхняя полая вена; 2 — нижняя полая вена; 3 — правое предсердие; 4 — левое предсердие; 5 — правый желудочек; в — левый желудочек; 7 — легочная артерия; 8 — легочные вены; 9 — трехстворчатый клапан; 10 — двустворчатый (митральный) клапан; 11 — аорта; 12 — полулунные клапаны Различают два тома сердца: I тон — систолический; генерируется в результате колебаний створок предсердно-желудочковых клапанов, колебаний сухожильных нитей сосочковых мышц и колебаний стенок желудочков; II тон — диастолический; возникает вследствие захлопывания полулунных клапанов аорты и легочного ствола.

Работа сердца сопровождается закономерной генерацией электрических потенциалов, изменения которых во времени регистрируются методом электрокардиографии (рис. 10.90).

Рис. 10.90. Электрокардиограмма (ЭКГ):

а — количественные параметры ЭКГ; б — соответствие элементов ЭКГ фазам.

(I, II, III) сердечного цикла.