Сердце

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Введение

2.Сердце

3.Круги кровообращения

4.Строение миокарда  сердца

5. Физиологические особенности строения сердечной мышцы

6.Сердечный цикл

7.Систола желудочков

8.Диастола желудочков

9.Систола предсердий

10. Систолический  и минутный объем сердца.

11. Деятельность  сердечно-сосудистой системы при  физической нагрузке.

12.Заключение. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

В процессе эволюции у высших животных возникает проблема транспорта питательных веществ  и кислорода к тканям и отвода от них продуктов метаболизма. Данная проблема была решена развитием системы кровообращения. С помощью сердца, а также широкой и развернутой сети сосудов (вен, артерий, капилляров), которые разветвляясь проникают в каждую малую точку организма кровь доставляет все необходимое к тканям и относит от них, все токсичные отходы, и продукты жизнедеятельности.

В организме  позвоночных животных кровь циркулирует  по замкнутой системе сосудов  и полостей, названных кровеносной системой, или системой кровообращения.

Сам принцип  работы системы кровообращения интересовал ученых с давней древности, но из за невозможности прямого наблюдения (in vita) и появления ошибочных, тупиковых теорий его открытие сильно затянулось во времени.

Долгий срок считалось, что центр кровообращения - это печень, кровь течет по сосудам, а по артериям кислород.

Во II веке д.н.э  ученый Гален выдвинул предположение  о существовании отверстия в  предсердной перегородке, через  которое кровь поступает из правого  предсердия в левый желудочек. Попытку  опровергнуть это мнение предпринял М. Сервет в XVI веке, он открыл малый круг кровообращения, и показал, что весь объем крови проходит через легкие, где и подвергается переработке (а не в печени по бытующему мнению), но Сервет был объявлен инквизиторов и вместе со своими трудами был сожжен, а его учение объявлено ересью.

Повторил его  исследования, ученик Фабриция, В. Гарвей (1578-1657), который эмпирическим путем  установил замкнутость системы  кровообращения, доказал наличие  большого и малого кругов кровообращения. Продолжил, доказал и расширил учение Гарвея М. Мальпиги. Он в 1661 году обнаружил капилляры.

Впоследствии  огромнейший вклад в развитие изучения системы кровообращения вложили  такие ученые как: И. П. Павлов, Э. Г. Старлинг, М. Г. Удельнова, В. Ф. Овсянников.

Сердце

Сердце центральный  орган кровообращения, благодаря  его работе кровы беспрерывно  циркулирует внутри организма. Сердце начинает свою работу с первым вздохом  новорожденного животного и заканчивает  лишь с его смертью.

Сердце представляет собой мышечный мешок разбитый двумя перегородками на четыре части. Правую (содержащую венозную кровь) и левую (содержащую артериальную кровь), и на предсердия, к которым кровь подтекает из соответствующих магистралей; и желудочков, которые выталкивают кровь. Между предсердиями и желудочками в левой и правой половинах сердца находятся атриовентрикулярные отверстия снабженные Двух- и трехстворчатым клапанами, предназначенными для свободного перехода крови из предсердий в желудочки и препятствующих оттоку крови в обратную сторону. Для тех же целей (односторонняя направленность кровотока) у артерий начинающихся от желудочков (аорта и легочная артерия) имеются полулунные клапаны.  

Круги кровообращения

В процессе эволюции у животных появляется два круга  кровообращения, которые разделяют на большой и малый круги.

Большой круг начинается в левом желудочке, при его  сокращении кровь из сердца попадает в аорту из которой кровь переходит  в различной величины артерии, которые  впоследствии распадаются на артериолы  и капилляры в тканях организма. В капиллярах происходит обмен между кровью и прилегающими тканями. Затем крови собирается в венулы, откуда сливается в вены, и по венам попадает в полую вену и в правое предсердие, на чем путь большого круга кровообращения заканчивается.

Из правого предсердия кровь переливается в правый желудочек, с которого начинается малый круг кровообращения. Правый желудочек выталкивает кровь в легочную артерию, которая делясь на более мелкие сосуды разветвляется сетью капилляров в легких, где кровь насыщается кислородом и отдает связанный углекислый газ. После газообмена кровь собирается в легочных венах и стекает в левое предсердие, где и заканчивается малый круг кровообращения.

Разделение кругов кровообращения способствовало повышению  давления в артериях и как следствие более интенсивному обмену веществ.

Строение  миокарда сердца

Сердце как  орган состоит из трех оболочек: эндокарда, самой глубокой оболочки представленной соединительно-тканной  оболочкой, покрытой эндотелием, миокарда -- мышечной оболочки сердца и эпикарда - наружной серозной- оболочки сердца.

Миокард построен из сердечной поперечно - полосатой  мышечной ткани и имеет ряд  особенностей связанных с самой  функцией сердца, как в целом, так  и его отделов: 
- В различных отделах толщина сердечной мышцы неодинакова, например в левом желудочке стенка толще чем в правом. 
- Мышцы предсердия обособлены от мышц желудочков. 
- В желудочках и предсердиях существуют общие мышечные пласты. 
- В области венозных устьев преддверий располагаются сфинктеры. 
- Наличие в миокарде двух морфофункциональных типов мышечных волокон.

Сердечная мышца  при микроскопии выглядит подобно  скелетной поперечно-полосатой мускулатуре. Наблюдается четко выраженная поперечная исчерченость и саркомерное строение.

Различают два  типа сердечных волокон: 
1) типичные волокна - рабочего миокарда, 
2) нетипичные волокна проводящей системы.

Типические  волокна:

Рабочий миокард  состоит из цепочки мышечных клеток - саркомеров соединенных друг с  другом «конец в конец» и заключенных  в общую саркоплазматическую мембрану. Соединенные саркомеры образуют миофибриллы. Контакт саркомеров осуществляется посредством вставочных дисков, благодаря чему волокна и имеют характерную поперечную исчерченность.

Строение саркомеров:

Саркомеры состоят  из чередующихся темных (миозиновых) - А, и светлых (актиновых) - I полос. В центра полосы А расположена зона Н имеющая центральную Т-линию. Саркомеры соединяются между собой с помощью вставочных дисков - нексусов, которые и являются истинными границами клеток.

Миозин содержащийся в полосе А, способен расщеплять АТФ до АДФ, то есть представляет собой аденозинтрифосфатазу, а так же способен образовывать с миозином обратимый комплекс актомиозин (в присутствии Са++ и образованием АДФ), чем и обусловлена сократимость сердечной мышцы.  

Нетипические  волокна.

Благодаря атипическим  нервным волокнам реализуется автоматия  сердца.

Автоматия сердца - это способность  сердца ритмически сокращаться  под влиянием импульсов, зарождающихся в  нем самом.

Морфологическим субстратом автоматии служат атипические сердечные волокна. - пейсмекеры, способные к периодической самогенерации мембранного потенциала.

Атипические миоциты  более крупные, нежели рабочие, в  них содержится больше саркоплазмы  с высоким содержанием гликогена, но мало миофибрилл и митохондрий. В атипических клетках преобладают ферменты, способствующие анаэробному гликолизу.

Сами атипические  клетки располагаются в строго определенных областях и образуют синатриальный (Кейт-Флерка) и атриовентрикулярный (Ашоффа-Тавара) узлы и пучек Гисса делящийся на ножки, которые разветвляются как волокна Пуркинье.

Схема работы проводящей системы сердца:

Типические миоциты  во время сокращения поддерживают стабильный мембранный потенциал, в то время  как потенциал нетипических миоцитов синатриального узла медленно понижается в связи с повышением проницаемости мембран для ионов натрия входящих внутрь волокон и ионов калия выходящих из них. При открытии натриевых ворот ионы Na+ лавинообразно устремляются внутрь волокон вызывая распространение нового потенциала. («дрейф» потенциала). После чего процесс повторяется.

Способность к  автоматии в различных участках сердца неодинакова и у атриовентрикулярного узла она уже ниже, а у пучка  Гисса настолько мала, что соответствующая  частота возникновения мембранного потенциала не совместима с жизнью.

Физиологические особенности строения сердечной мышцы

Для обеспечения  нормального существования организма  в различных условиях сердце может  работать в достаточно широком диапазоне  частот (например у лошади в процессе бега частота сердечных толчков может увеличиваться в 4 - 5 раз). Такое возможно благодаря некоторым свойствам, таким как:

1 - Автоматия  сердца, это способность сердца  ритмически сокращаться под влиянием  импульсов, зарождающихся в нем  самом. Описана выше.

2 - Возбудимость  сердца, это способность сердечной  мышцы возбуждаться от различных  раздражителей физической или  химической природы, сопровождающееся  изменениями физико - химических  свойств ткани. 

3 - Проводимость  сердца, осуществляется в сердце  электрическим путем вследствие образования потенциала действия в клетках пейс-мейкерах. Местом перехода возбуждения с одной клетки на другую, служат нексусы.

4 - Сократимость  сердца - Сила сокращения сердечной  мышцы прямо пропорциональна  начальной длине мышечных волокон

5 - Рефрактерность  миокарда - такое временое состояние  не возбудимости тканей 

При сбое сердечного ритма происходит мерцание, фибриляция - быстрые асинхронные сокращения сердца, что может привести к летальному исходу.

Сердечный цикл

Работу сердца можно разделить на несколько фаз (периодов):

Напряжения - систола,

Изгнания крови,

Расслабление - диастола.

Сердечным циклом называют согласованное чередование  систолы и диастолы сердца.

Началом сердечного цикла принято считать систолу  предсердий (причем левое сокращается незначительно раньше правого), при сокращении предсердий давление в них повышается, и кровь перетекает в желудочки сердца. Кровь не оттекает в вены, так как в момент систолы предсердий просвет вен сужен, а в желудочки кровь перетекает свободно, так как желудочки расслаблены, и атриовентрикулярные клапаны свободны. Время цикла 0,1 с.

Следующий этап цикла - систола желудочков. При их сокращение давление возрастает и кровь  стремясь оттечь захлопывает атриовентрикулярные  клапаны и устремляется в просвет артерий раскрывая полулунные клапаны. Время цикла 0,4 с.

После открытия полулунных клапанов давление в желудочках падает, а в артериях резко возрастает, полулунные клапаны захлопываются  наступает диастола желудочков.

Систола желудочков

В период напряжения повышается давление внутри желудочков, закрываются атриовентрикулярные  клапаны. Это происходит в том  случае, если давление в желудочках становится чуть выше, чем в предсердиях. Промежуток времени от начала возбуждения  и сокращения кардиомиоцитов желудочков до закрытия атриовентрикулярных клапанов называется фазой асинхронного сокращения. В оставшиеся 0,03 с происходит быстрое повышение внутрижелудочкового давления: кровь находится в замкнутом пространстве — атриовентрикулярные клапаны закрыты, а полулунные еще не открыты. Из-за несжимаемости крови и неподатливости стенок желудочков в результате продолжающегося сокращения миокардиоцитов в полостях желудочков сердца возрастает давление. Это фаза изометрического сокращения, в конце которой открываются полулунные клапаны. В левом желудочке это происходит при достижении давления 75—85 мм рт.ст., т.е. такого давления, которое чуть выше, чем в аорте в период диастолы, а в правом желудочке — 15—20 мм рт.ст., т.е. чуть выше, чем в легочном стволе. Открытие полулунных клапанов создает возможность изгнания крови в аорту и легочный ствол. В остальное время систолы желудочков — 0,25 с — происходит изгнание крови. В начале процесс изгнания совершается быстро — давление в выходящих из желудочков сосудах (аорте, легочном стволе) сравнительно небольшое, а в желудочках продолжает нарастать: в левом до 120—130 мм рт.ст., в правом до 25—30 мм рт.ст. Такое же давление создается соответственно в аорте и легочном стволе. По мере заполнения аорты и легочного ствола выходящей из желудочков кровью сопротивление выходящему потоку крови увеличивается и фаза быстрого изгнания сменяется фазой медленного изгнания.